Yöntem makalesi

Mikroyeşil Fizyolojisi'nin Uzay Uçuşu Ile İlgiliCO2 Seviyeleri altında Değerlendirilmesi Amacıyla Düşük Maliyetli Yüksek Karbondioksit Büyüme Odası İnşası ve Işletilmesi

572 görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/70050

⸱

17 Nisan 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Plant and Microbial Biology, North Carolina State University, 2Department of Molecular and Structural Biochemistry, North Carolina State University, 3NCSU Phytotron, North Carolina State University

Bu makalede

Özet

Bu protokol, bitki deneyleri için aşırı karbondioksit (exCO2) seviyelerini koruyabilen küçük, düşük maliyetli bir büyüme odasının nasıl inşa edileceğini ve işletileceğini açıklar. Oda, tek kartlı bilgisayar tabanlı izleme ve kontrol sistemi ile pasif hidroponik emici sistem kullanarak uzay uçuşu ile ilgili atmosfer koşullarında mikroyeşil fizyolojisinin tekrarlanabilir çalışmalarını mümkün kılar.

Özet

Mürettebatlı uzay araçlarındaki karbondioksit (CO2) seviyeleri rutin olarak 3.000 ppm'yi aşmaktadır ve bu, Dünya'daki atmosfer yoğunluklarından önemli ölçüde daha yüksektir. 3.000 ppm'nin üzerindeki seviyelerde aşırıCO2 (exCO2) ile sürekli maruz kalmak, bitki büyümesini, fizyolojisini ve besin bileşimini değiştirebilir. Ancak, çok az laboratuvar sistemi bu exCO2 konsantrasyonlarını güvenilir şekilde yeniden üretebiliyor. Bu protokol, bitki deneyleri için 3.000 ppm'nin üzerinde stabilCO2 seviyelerini koruyabilen bir tezgah üstü büyüme odası inşa etmek için erişilebilir ve düşük maliyetli bir yöntemi tanımlar.

Oda, bir tezgah kuluçka makinesinin hava geçirmez kablo ve gaz bağlantıları, otomatikCO2 dağıtım ve havalandırma sistemi ile entegre sıcaklık, nem ve basınç sensörleri dahil edilmesiyle oluşturulur. Sistem, açık kaynaklı Python kodu kullanılarak CO 2 konsantrasyonunu korumak için uygun fiyatlı tek kartlı bir bilgisayar tarafından kontrol edilir; solenoidler CO2 enjekte eder veya sistem okumalarına yanıt olarak odayı havalandırır. Özel pasif emici kutu, aktif sulama gerektirmeden bitki büyümesini sürdürür; bu da odayı açma ihtiyacını azaltır veCO2 seviyelerindeki dalgalanmaları en aza indirir.

Bu sistemi kullanarak, "ortam CO2" (minimum 400 ppm) ve "ISS benzeri exCO2" (minimum 3.000 ppm) koşullarında iki mikroyeşil türü — turp (Raphanus sativus, C3 bitkisi) ve amaranth (Amaranthus cruentus, C4 bitkisi) ile başarılı bir şekilde yetiştirdik. Odalar, 10–14 günlük büyüme döngüleri boyunca sabitCO2 seviyelerini, sıcaklığını ve nemini korudu. Bu tekrarlanabilir, uzay uçuşu ile ilgili CO2 sistemi, aşırı atmosferik ortamlara bitki yanıtlarını incelemek ve uzay uçuşu için deneyler hazırlamak için erişilebilir bir araç sağlar.

Giriş

Bitkiler, uzun süreli uzay görevlerinde insan yaşamının sürdürülmesinde gıda üretimine katkıda bulunarak, beslenme ihtiyaçlarını karşılayarak ve psikolojik iyiliği teşvik ederek hayati bir roloynayacaktır 1. Ancak, bir mürettebatlı uzay aracının veya hayal edilen gelecek habitatlarının atmosfer yapısı, Dünya'dakinden önemli ölçüde farklıdır. Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) düzenli olarak 3.000 milyonda parça (ppm) üzerinde olanCO2 seviyelerine maruz kalmaktadır; bu, çevresel karasal yoğunluklardan neredeyse bir kat dahayüksektir. 2. ISS'deki seviyeler 6.500 ppm'ye kadar ulaşmıştır. Bu aşırı CO2 (exCO2) seviyeleri, bitki fizyolojisi, morfolojisi ve besin bileşimini etkileyebilir. Ancak bu exCO2 seviyeleri, 700 ppm ile 1500 ppm arasındaCO2 aralığına odaklanan çoğu yüksekCO2 deneylerinin aralığının dışındadır ve aslında çoğu karasal bitki büyüme odasının koruyabildiği aralığın dışındadır. Sonuç olarak, bu aşırı koşulların etkileri hâlâ yeterince tanımlanmamaktadır. Bu nedenle, uzay uçuşuyla ilgili exCO2 seviyelerine bitki yanıtlarını anlamak, uzay tabanlı tarım ve biyorejeneratif yaşam destek sistemlerinin başarısını sağlamak için kritik öneme sahiptir.

Mikroyeşillikler, hızlı büyümeleri, küçük ayak izi ve yüksek besin yoğunluğu nedeniyle astronot beslenmesi için umut vadeden aday ürünler olarakortaya çıkmıştır 3,4. Bu kısa döngülü ürünler, depolanmış uzay uçuşu rasyonlarında zamanla bozulan taze vitaminler ve antioksidanlar sağlayabilir. Şu anda formüle edilen astronot yemekleri, uzun süreli depolama sırasında önemli besin kaybı gösterir. Oda sıcaklığında üç yıl saklandıktan sonra ölçüldüğünde, C vitamini ve B1 vitamini önerilen seviyelerin altına düşerken, A ve B6 vitaminleri de orta düzeydeazalma gösterir 5. Bu nedenle, taze, besin açısından zengin mikroyeşillere erişim, birkaç yıl süren görevlerde mürettebatın sağlığını korumaya yardımcı olabilir. Önceki çalışmalar, orta düzeyde yükselmişCO2 seviyeleri (800-1.000 ppm) altında, bitkilerin karbonhidratlar, flavonoidler ve C vitamini gibi daha fazla karbon açısından zengin bileşikler biriktirdiğini ve proteinler gibi azot açısından zengin bileşikleriazalttığını göstermiştir 6,7. Diğer çalışmalar, tohum setinin azaldığını, fotosentetik enzim ekspresyonundaki değişimleri ve element bileşimindeki değişiklikleri, özellikle demir, çinko ve magnezyûm 8'de azalmagözlemlemiştir. Bu bileşimsel değişimler, karbon bulunabilirliğinin (CO2 olarak) karbon ile azot arasındaki dengeyi ve dolayısıyla birincil ve ikincil metabolizmayı değiştirdiğini göstermektedir. Dolayısıyla, artanCO2 seviyeleri, uzun süreli uzay görevlerinde astronot sağlığı için kritik bir ihtiyaç olan ürün besin değeri üzerinde etkiler yaratabilir.

ISS'de 3.000 ppm'yi aşabilen uzay aracı ortamlarında karşılaşılan exCO2 seviyelerine bitkilerin nasıl tepki verdiği hakkında çok daha az bilgi vardır. Uzay uçuşu ve yer tabanlı analog çalışmalar, bu koşullar altında yaprak genişlemesinin azalması, kloroz ve değişen büyümeoranları gibi büyüme anormallikleri bildirilmiştir 2,9,10. Örneğin, ISS'de yetiştirilen Brassica rapa yaprakları küçülmüş sarı yapraklar göstermiştir; bu yapraklar mikrogravite etkileri yerine exCO2 seviyelerineatfedilmişti. Bu gözlemler, bitkilerin exCO2 seviyelerine verdiği yanıtların sadece orta derecede yüksek CO2'nin etkilerinin bir ekstrapolasyonu olmadığını, aksine belirgin fizyolojik ve metabolik bozulmaları önerdiğini vurgular. Ancak, çok az kara büyüme sistemi stabil exCO2 seviyelerini koruyabiliyor, bu da uzay aracı koşullarını tutarlı şekilde tekrarlamayı veya bitki genotipik varyasyonlarını bu aşırı atmosferlerde test etmeyi zorlaştırıyor.

Bu sınırlamayı gidermek için, uzay aracı atmosferlerini simüle eden tutarlı, programlanabilir exCO2 seviyelerini koruyabilen küçük, düşük maliyetli bir oda geliştirdik (Şekil 1). Bu sistem, bir tezgah üstü kuluçka makinesinin modifiye edilmesi ve sensörler ile solenoid valflerin entegre edilmesiyle inşa edilmiştir; bu valfler, programlanabilir pinlere sahip ucuz tek kartlı bilgisayar (SBC) tarafından kontrol edilir. Tasarım, otomatikCO2 düzenlemesini ve sıcaklık, nem ve basınç dahil çevresel parametrelerin sürekli izlenmesini sağlar. Sık kapı açılmasından kaynaklanan hızlıCO2 tükenmesini önlemek için, ek sulama olmadan 14 güne kadar mikroyeşil büyümeyi destekleyen pasif hidroponik bir emici sistem ekledik. Bu kapalı düzen, rahatsızlıkları en aza indirirken tutarlı bir atmosfer sağlar.

Burada, bir exCO2 büyüme odası inşa etmek ve işletmek ile kontrol altında, uzay uçuşu ile ilgili atmosfer koşullarında mikroyeşil bitkiler yetiştirmek için ayrıntılı ve tekrarlanabilir bir protokolü tanımlıyoruz. Protokol, hava geçirmez kablo ve gaz geçiş bağlantılarının kurulumu,CO2 enjeksiyon ve havalandırma sistemi, sensörlerin SBC'ye bağlanması, exCO2 kontrol kodunun programlanması ve pasif hidroponik viniş sisteminin montajı için adımlar içerir. Bu düzeni kullanarak, turp (Raphanus sativus, C3 bitkisi) ve amarant (Amaranthus cruentus, C4 bitkisi) mikroyeşilliklerinin hem ortam hem de ISS benzeri exCO2 koşullarında başarılı büyümesini gösteriyoruz. Platform, aşırı atmosfer ortamlarına bitki yanıtlarını incelemek ve uzay uçuşu için deneyler hazırlamak için uygun fiyatlı ve ölçeklenebilir bir yaklaşım sunmaktadır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Tezgah üstü kuluçka makinesinin arkasından kablolar ve sensörler takmak ve silikon sızdırmazlık maddesi ile sızdırmazlık (Şekil 2)

  1. Kameranın arkasında kablolar, elektrik devresi veya fan bileşenlerinden arınmış iki konum belirleyin (Örneğin Şekil 1B'deki kablo bezi konumlarına bakınız). Bu noktalarda kablo bezlerinin dış çapından biraz daha büyük iki delik açın.
  2. Yaklaşık 10 mm (3/8 inç) çapında kablo bezleri kullanarak, her bezin ipliklerini tesisat bantıyla sarın. Bir rozeti 20 mm dış çaplı (OD), 2,5 cm uzunluğunda paslanmaz çelik boru bağlantısına (dişi 3/8 inç Ulusal Boru Dişi (NPT) dişli) vidalanın. Odanın dış duvarından delinmiş delikten içeri girin ve iç taraftan başka bir bez takın (Şekil 3).
    NOT: Bu konfigürasyon, kalın oda yalıtımından hava geçirmez bir geçiş sağlar.
  3. Bezlerin kauçuk yıkama cihazlarının duvarın her iki tarafında sıkıca sabitlendiğinden emin olun, ardından her kablo bezinin odacık duvarlarıyla temas noktalarına silikon sızdırmazlık maddesi uygulayarak hava boşluklarını kapatın.
    NOT:CO2 sızıntısını azaltmak için tüm hazne açıklıkları hava geçirmez olmalıdır.
  4. Her kablo bezinden dört telli bir veri kablosu geçirin, böylece SBC'yi sensörlere bağlamak için yeterli uzunluk bırakın.
  5. İç kablo yarı contasını sıkarak hava geçirmez bir sızdırmazlık sağlanır. Sensör konumlandırması için kabloyu gevşetip ayarlayın.
    NOT: Her tel telini doğru sensör bağlantılarından emin olmak için etiketleyin. Sensörlere kabloların lehimlenmesi yeterli olsa da, jumper plug, vida terminalleri veya diğer hızlı bağlantı seçenekleri kablo değişimini ve SBC pinlerine bağlanmasını kolaylaştırır.
  6. Sıcaklık, nem ve hava basıncı sensörlerini bağlayın (Şekil 2).
    1. Dört telli bir veri kablosundan gelen kabloları sıcaklık/nem sensörüne bağlayın, ardından hava basıncı sensörünü sıcaklık sensörüne 4 pinli konnektörler kullanarak bağlayın.
    2. Veri kablosunun diğer ucunu SBC'ye şu şekilde bağlayın: PWR 3.3 V güç pinine, GND toprak pinine, SDA GPIO 2 (I2C_SDA1) ve SCL GPIO 3 (I2C_SCL1).
    3. Her iki sensörü üst bölme duvarına birbirine kilitlenen yapışkan şeritler kullanarak monte edin ki kalibrasyon veya temizlik için kolay çıkarılabilir (Şekil 4).
  7. CO2 sensörünü bağlayın ve konumlandırın.
    1. CO2 sensörünü ikinci dört telli veri kablosuna bağlayın.
    2. Diğer ucu SBC'ye şu şekilde bağlayın: PWR 5V güç pinine, GND toprak pinine, RxD GPIO 14 (UART_TxD), TxD GPIO 15 (UART_RxD).
    3. CO2 sensörünü üst arka duvara monte edin veya Çift Kilitli şeritlerle ışık rafının üstüne güvenle yerleştirin.
  8. (İsteğe bağlı, ama tavsiye edilir) SBC güç kaynağını sürekli şarj olan yedek pile bağlayarak yeniden başlatmayı önleyin ve sensör verilerinin sürekli kaydedilmesini sağlasın.

2. CO2 işleme sisteminin inşası (Şekil 5)

NOT:CO2 işleme sistemi, odadaki gaz konsantrasyonunu düzenler. CO2 seviyeleri ayarlanmış noktanın altına düştüğünde, SBC bir solenoid valfi tetikleyerek kısa süreli CO2 patlamalarını odaya salabilir. CO2 seviyeleri ayarlanmış noktayı aştığında, havalandırma solenoidleri kısa bir süreliğine açılarak odadan havayı dışarı çıkarır. 2,75 L/dakika diyafram hava pompası, sistemde havayı dolaştırır.

  1. Bölme donanımlarını takın.
    1. Arka bölme duvarındaCO2 giriş ve hava çıkış hatları için yaklaşık 14 mm daha iki ek delik açın; bu delikler, adımda 2.1.3'te kullanılan en geniş bağlantı parçasından biraz daha büyük.
    2. Dişli taraftaki hortum dikenini keserek bir bölme bağlantısını değiştirin (Şekil 6). Metal ve kauçuk bir yıkama makinesi takın ve iplikleri tesisatçı bantıyla sarın.
    3. 3 cm, 8 mm ID'li dişli boru bağlantısını, modifiye edilmiş bölme bağlantısının ucuna vidalan, odanın duvarı ve yalıtımı boyunca uzatacak şekilde vidalın (Şekil 6).
    4. Değiştirilmiş bölme bağlantılarını her iki tarafta yıkama ile yerinde mühürleyin ve ek bir silikon sızdırmazlık maddesi tabakası uygulayın. Hava geçirmez bir sızdırmazlık oluşturmak için sıkıca vidalanın.
  2. Esnek, akvaryum kalitesinde (4,8 mm ID, 6,35 mm OD) boru ile borular, solenoidler, filtre ve hava pompası birbirine bağlanın (Şekil 7).
    1. CO2 giriş hattı için, bileşenleri boruya aşağıdaki şekilde bağlayın: Akış ölçer -> CO2 solenoid valf -> T-konnektör -> T-konnektör -> CO2 giriş bölmesinin dış tarafı. İlk T-konnektörünü pompa çıkışına takın. İkinci T-konnektörünü bir havalandırma solenoidine takın (Şekil 5).
    2. Hava çıkışı bölmesinin dış tarafını şu şekilde bağlayın: hava çıkışı -> T-konnektör -> hat içi hava filtresi -> hava pompası girişi. Bu T-konnektöre başka bir havalandırma solenoidi takın (Şekil 5).
    3. Odanın içinde,CO2 giriş tarafına ~15 cm uzunluğunda bir boru ve hava çıkış tarafına ~30 cm uzunluğunda bir boru takın.
    4. Bağlantıları silikon sızdırmazlık maddesiyle sızdırdırın.
  3. Luer kilitli bağlantı kurun. (Şekil 7)
    1. Anahtar boru birleşimlerine dikenli leur-kilitli fitinler takarak kolayca ayarlanabilir ve bileşen değiştirilebilir.
    2. Her hortum barb bağlantısını sızıntıları azaltmak için silikon ile kapatın.
      NOT: Solenoidler genellikle birkaç ay sonra aşınır. Luer-kilitli fitingler, kolayca değiştirme sağlar ve değişim sırasında boru kısaltma ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu nedenle, bu bağlantıların solenoid birleşimlere eklenmesi şiddetle tavsiye edilir.
  4. CO2 besleme ve regülatörleri bağlayın.
    NOT: Tank regülatörleri ile akış ölçer arasında 6,4 mm (1/4 inç) polietilen boru kullanın.
    1. Anahtarla, birincil regülatörü CO2 tankına bağlayın (regülatörü 10 psi'ye ayarlayın), ardından şu şekilde bağlayın: birincil regülatör -> dişli it-to-fit konnektör -> polietilen boru -> (isteğe bağlı) it-to-fit T-konnektör (çoklu oda için) -> polietilen boru -> dişli it-to-fit konnektör -> basamalı regülatör (regülatörü 1–3 psi'ye ayarlayın) -> dişli push-to-fit konnektör -> polietilen boru -> akış ölçer (Şekil 8).
      NOT: Birden fazla oda, her oda için basamaklı regülatörler arasında isteğe bağlı itmeli T-konnektörler kullanılarak tek bir 22 kg (50 lb)CO2 tankından çalıştırılabilir (Şekil 8).
  5. Solenoidleri SBC kontrollü rölelere bağlayın.
    1. CO2 giriş solenoidini (+) 5 V güç kaynağının pozitif terminaline ve solenoid (-) kablosunu CO2 rölesinin 3. terminaline bağlayın. CO2 rölesinin 4. terminalini güç kaynağının toprak kablosuna bağlayın. CO2 röle terminalleri 1 ve 2'yi sırasıyla GPIO 12'ye ve SBC'deki bir toprak ile bağlayın.
    2. Her iki havalandırma solenoidini benzer şekilde bağlayın: her solenoid (+) 5 V güç kaynağına (+) ve her (-) havalandırma rölesinin 3 terminaline gidiyor. O röle'nin 4. terminalini güç kaynağı topraklağına, havalandırma röle terminalleri 1 ve 2'yi ise GPIO 17'ye ve SBC'deki toprak ile bağlayın.
    3. Her röleyi (örneğin, "CO2 girişi", "Vent") sorun gidermeye yardımcı olmak için etiketleyin.
      NOT: Solenoidler paralel kablolu bağlandığında tek bir 5 V güç kaynağını paylaşabilir. Farklı GPIO pinleri kullanıyorsanız kontrol kodunu ayarlayın.

3. Yetiştirme ışıklarının montajı

  1. Silikon kaplama ile korunan kompakt ışık yayan diyotlar (LED) şeritleri seçin; bu şeritler, bitki büyümesi ve düşük ısı çıkışı için uygun bir ışık spektrumu sunar.
    NOT: Kullandığımız özel yetiştirme ışıkları, hidroponik yetiştirme kutularının yüzeyinin yüksekliğinde (çimlenen fidelerin ulaştığı en düşük yükseklik) 550 μmol·m-2·s-1 fotosentetik aktif radyasyon (PAR) iletir. Işıklar, 24-V COB LED şeritlerden oluşuyor ve 2700K ve 6500K diyotları dönüşümlü olarak kullanılıyor.
  2. LED şeritleri hazırlayın.
    1. Üretici belirttiği kavşaklarda yaklaşık 25 cm uzunluğunda altı LED şeridi kesil.
    2. Her şeridin her ucundaki bakır pedlerden silikon kaplamayı bir jilet bıçağı kullanarak çıkarın (Şekil 9).
      DIKKAT: Kişisel yaralanma veya LED şeritin zarar görmesini önlemek için dikkatli olun. Bir kesme tahtası üzerinde çalış.
    3. Her bakır pede az miktarda lehim uygulayın; ışık şeritlerini 3,5 cm uzunluğunda 22-G zincirli çekirdekli tel parçalarıyla seri olarak bağlayın (+'dan +'ya ve topraklamadan toprakla) (Şekil 9).
    4. Her bakır padde dizinin bir ucuna iki adet 20–30 cm uzunluğunda tel lehimleyerek güç kaynağına bağlanın.
      DIKKAT: Uygun göz koruması kullanın ve buharlı bir kaputun altında veya iyi havalandırılan bir alanda lehimleyin. Isıya dayanıklı bir mat üzerinde çalışın.
  3. Işıkları takın.
    1. LED diziyi üst rafın alt tarafına yerleştirerek büyüme alanında eşit aydınlatma sağlanır (Şekil 10).
    2. Lambaların yapıştırıcı arkasını soyun ve şeritleri sıkıca yerine bastırın (Şekil 10).
    3. Korozyon ve elektrik şokunu önlemek için açık pedleri ve kabloları elektrik kalitesinde silikon ile kaplayın.
    4. Silikon kuruduktan sonra, ışık rafını odanın en üst dahili raf braketine yerleştirin.
  4. LED şeritlerini güç ve kontrol sistemlerine bağlayın (Şekil 2).
    1. İki ek 22-G kablosunu kablo razlarından birine geçirin. Işıkları güç kaynağı ve röleye bağlayacak kadar uzun kesin. Bunları, LED şeritlerden birindeki uzun kablolara namlu jakla veya elektrikli hızlı bağlantı ile bağlayın.
    2. LED dizisini (+) 24 V güç kaynağı pozitif terminaline, LED'i (-) ışık rölesinin 2. terminaline, ışık rölesinin 1. terminalini güç kaynağının negatif terminaline bağlayın (Şekil 2).
    3. Işık rölesinin 3. terminalini SBC GPIO 21'e, röle'nin 4. terminalini SBC'deki bir GND pinine bağlayın (Şekil 11).
  5. Lehimlenmiş bağlantılara baskı uygulanmasını önlemek için uzun ışık tellerini yapıştırıcı klipslerle odanın duvarına sabitleyin.
  6. Bitki yüzeyinde ışık yoğunluğunun istendiği gibi olduğunu PAR ölçer kullanarak doğrulayın. Hidroponik yetiştirme sistemi kutularının yüksekliğinde 4–5 yerde ölçüm.

4. SBC'ye oda kontrolü ve alarm sistemi yazılımı yüklemek

  1. Odanın kontrol kodunu (Control_chamber_JoVE.py, Ek Dosya 1) indirin ve SBC'de belirlenmiş bir klasöre kaydedin (örneğin, /home/pi/chamber/). SBC'nin ilk yapılandırması ve işletim sisteminde nasıl gezileceği hakkında detaylar için https://www.raspberrypi.org/'a bakınız.
  2. Control_chamber_JoVE.py betiklerinin üstünde listelenen gerekli kütüphaneleri (seri, tarih saati, csv, kart vb.) ve her sensör için kütüphaneleri kurun. SBC'de kütüphanelerin kurulmasıyla ilgili detaylar için https://projects.raspberrypi.org/en/projects/generic-python-installing-with-pip'a bakınız.
  3. Thonny'de (veya benzer bir Python IDE) Control_Chamber.py açın ve sensör ve röle parametrelerini yapılandırmak için kullanın. Control_chamber_JoVE.py scriptinin üst bölümündeki pin atamalarını, Bölüm 1 ve 2'de belirlenen sıcaklık/nem, basınç ve CO2 röle bağlantılarının kablolamalarına uyacak şekilde güncelleyin (Önerildiği gibi kablolanırsa değişiklik gerekmez). Thonny kullanımı hakkında detaylar için https://thonny.org/'a bakınız.
  4. MinimumCO2 seviyesi ayar noktasını tanımlayın ve Control_chamber_JoVE.py bebesinin üstündeki konfigürasyon bloğunda fotoperiyot, sıcaklık ve alarm eşikleri için parametreleri ayarlayın. Dosyayı kaydet.
    NOT: Tüm ayar noktaları, yapılandırma bloğunu yazılım yeniden yüklemesi gerektirmeden düzenlenerek değiştirilebilir.
  5. E-posta tabanlı alarm sistemini kurun.
    1. Otomatik uyarılar için özel bir e-posta hesabı (örneğin MyPiAlarm@gmail.com) oluşturun.
    2. Control_Chamber.py betisindeki "CO2 Alarmı" ve "Sıcaklık Alarmı" bölümlerine kimlik bilgilerini ve alıcı adreslerini girin ve kaydedin.
      DIKKAT: Mesaj göndermek için kişisel veya profesyonel e-posta adresi kullanmayın. Güvenlik kimlik bilgilerini korumak için özel bir hesap kullanın ve uygulamaya özgü bir şifre kullanın.
  6. Test odası çalışması.
    1. Kodu çalıştırmak için Thonny'deki Run simgesine tıklayın.
    2. Sensörlerin geçerli ölçümleri bildirdiğini ve CO2 seviyeleri değiştiğinde rölelerin doğru şekilde açıldığını doğrulayın.
    3. Düşük ve yüksekCO2 ile sıcaklık koşullarını akış ve odacık ayarlarını değiştirerek simüle edin. Otomatik enjeksiyon ve havalandırma işleminin gerçekleştiğinden ve e-posta alarmlarının tetiklendiğinden emin olun.
    4. CO2 ölçümleri dalgalanırsa, kablo bezleri veya bölme bağlantılarının çevresinde sızıntı olup olmadığını kontrol edin ve gerekirse silikon sızdırmazlık maddesiyle yeniden sızdırdırın.
  7. Uzaktan izlemeyi etkinleştirin
    NOT: SBC "başsız" çalışabilse de, bir monitörü HDMI ile bağlamak sorun gidermeyi basitleştirir.
    1. SBC ile aynı ağa bağlı bir cihaza RealVNC Görüntüleyici veya benzeri uzaktan masaüstü uygulamasını kurun. RealVNC kurulumu için talimatlar için https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/raspberrypi/ bakınız.
    2. SBC'de VNC Sunucusunu etkinleştirin ve bağlantıyı onaylayın. VNC Sunucu'yu etkinleştirme talimatları için https://help.realvnc.com/hc/en-us/articles/360002249917-RealVNC-Connect-and-Raspberry-Pi#setting-up-your-raspberry-pi-0-0'a bakınız.
    3. Durum izlemek, ayarları ayarlamak veya programı yeniden başlatmak için uzaktan arayüzü kullanın.

5. Pasif hidroponik bir emici sistem inşa etmek (Şekil 12)

NOT: Her pasif hidroponik emici sistem, çıkarılabilir bir iç ile sivri bir iç ile birlikte 1.000 μL pipet uç kutusu kullanır; bu kutu, alt rezervuardan tohumlara besin çözeltisi çeker.

  1. Kutu yuvasını hazırla.
    1. Çıkarılabilir bir insertli boş 1.000 μL pipet uç kutusu seçin.
    2. Dremel aleti, döner testere veya matkap ve kaplama testereyi kullanarak, üst kapakta ~ 11 cm x 7 cm boyutunda dikdörtgen bir açıklık kesin.
  2. Keçe fitili kesip hazırlayın.
    1. Bambu keçesini 34 cm 7,5 cm şeritlere kesin. Üç uç tutucu insert şablon olarak kullanılabilir.
    2. Keçe şeridin her uzun kenarı boyunca eşit aralıklı sekiz 14 cm kenar kesin.
    3. Her bir saçak, uç tutucu insertinin kısa uçlarındaki delikler sırasından bir çift forseps ile geçirin, böylece saçaklar aşağıya doğru sarkır ve kesilmemiş orta üst düz kalır.
    4. Insert kutudayken saçakların alt rezervuara ulaştığından emin olun. Kutuları kullanana kadar kuru sakla.

6. Mikroyeşil deneyi için malzemelerin hazırlanması

  1. Odayı SA-20 dezenfektan (7,8 mL/L su) ile elektronik olmayan tüm yüzeyleri (duvarlar, tavan, kapı vb.) silerek dezenfekte edin. Kapı açık halde odayı gece boyunca hava kurumasına izin verin.
    NOT: Bu adım, nemli ortamlarda büyüyen patojenlerin riskini azaltmak için kritik öneme sahiptir.
  2. 0.25x Murashige ve Skoog (MS) bazal tuz ortamını agar olmadan hazırlayın. 4,3 g MS tuzu ve 1 g 2-(N-morfolino)etansülfonik asit (MES) 1 L deiyonize (DI) suda çözün ve 1M KOH çözeltisiyle pH 5,7'ye ayarlanır. 4 litreye kadar seyreldin. 700 mL aliquotları (bir hidroponik kutu için yeterli) 1 litrelik şişelere dağıtın.
  3. Tohum sterilizasyonu ve durulama için otoklavlanabilir şişeleri damıtılmış veya deyonize edilmiş suyla doldurun.
  4. MS ortamını ve suyu sıvı döngüyle 30 dakika boyunca otoklav edin.
  5. Hidroponik kutuları, aletleri ve kapları alüminyum folyoya sarın. 30 dakikalık kuru bir döngüyle otoklav yapın ve malzemeleri laminar akış başlığına yerleştirilene kadar sarıyın.
    NOT: 6.6–6.8 adımları, kirlenmeyi önlemek için laminar akış başlıkta yapılmalıdır.
  6. Tohumları sterilize et
    NOT: Bu protokol, bitki türüne göre uyarlanması gerekecek. Aşağıda, turp ve amarant tohumları için işe yarayan bir protokol açıklanmaktadır.
    DIKKAT: Çamaşır suyu solüsyonuyla çalışırken eldiven, göz koruyucu ve laboratuvar önlüğü kullanın.
    1. Laminar akış başlığında, %0,05 Triton X-100 içeren %2 çamaşır suyu çözeltisine tohum ekleyin.
    2. Oda sıcaklığında 5 dakika boyunca hafifçe çalkalayın.
    3. Çamaşır suyu çözeltiyi boşaltın ve steril suyla üç kez durulayın.
    4. Durulamadan sonra, tohumları gece boyunca steril suda bekleterek eşit şekilde çimlenmeyi teşvik edin.
      NOT: Bu çalışma için, 50 mL santrifüj tüpünde 8 mL %7,5 çamaşır serişdesi, 22 mL DI H2O ve 15 μL Triton X-100 yüzeyaktif madde, dört kutu turp veya amarant mikroyeşilliğinin sterilizasyonuna yetti.
  7. Hidroponik kutuları doldurun ve tohumları laminar akış başlığına dikin.
    1. Her hidroponik kutuyu steril 0.25 MS ortamla doldurun, keçe yüzeyi bir veya iki mm sıvı (~650 mL) ile kaplanana kadar. Keçe ile sıvı arasında hava boşluğu olmadığından emin olun; boşluklar fide yerleşmesini azaltır.
    2. Steril forseps kullanarak, kutu başına en fazla 60 amarant veya 30 turp tohumu ekin. Tohumları forsepsle keçeye hafifçe bastırın, iç kısmındaki uç deliklerinin üzerinde ortalanmış olduğundan emin olun.
    3. Çimlenme sırasında nemi korumak için her bittin örtülü sargısı veya steril kapakları kaplayabilirsiniz. Kapatıldığında, kutular steril kaputun içinden çıkarılabilir.

7. Mikroyeşil deneyini yürütmek

NOT: En az iki odayı aynı anda çalıştırın; biri exCO2 altında, diğeri ise ortam koşullarında kontrol olarak kullanılır. Odalar arasında dönüşümlü işlemler, odada yanlılığı en aza indirmek için çoğaltmalar arasında değişir. Her odaya rastgele bir tedavi (yazı tura atma veya rastgele sayı üreteci kullanarak) atayın. Aşağıdaki deney için, tedavileri farklı odalara değiştirin.

  1. BirincilCO2 regülatörü yaklaşık 10 psi, ikincil "step-down" regülatörünü ise 1–3 psi olarak ayarlayın. CO2 tankının ana valfini yavaşça açın.
    DIKKAT: 5 psi'nin üzerindeki hava basıncları solenoidlere zarar verir. "Step Down" regülatörünü 4 psi'nin üzerine ayarlamayın.
  2. Hazneyi çalıştırın ve işlevselliği doğrulayın.
    1. Tezgah üstü kuluçka odalarını açın ve iç sıcaklığı 23 °C veya istenen sıcaklığa ayarlayın.
    2. Hava dolaşımı için dahili fanın çalıştığını ve engellenmediğini kontrol edin. Her bir odanın ekilmeden önce ayarlanan sıcaklığa 2 °C içinde denge olduğundan emin olun.
  3. Thonny'de Control_chamber_JoVE.py kodu açın, CO2 ve ışık ayarlarını onaylayın (bölüm 4.7), sonra programı çalıştırın. Solenoidlerin, sensörlerin ve ışıkların doğru şekilde yanıt verdiğinden emin olun. Dosyayı kaydedin ve kontrol programını çalıştırın, Çalıştır simgesine tıklayın.
  4. Ekili kutuları doldurup çimlendirin.
    1. Ortam stabil hale geldiğinde, kapalı hidroponik kutuları her odanın içine yerleştirin. Kapıyı kapatın veCO2 konsantrasyonlarının 3–5 dakika içinde ayarlanmış noktalara döndüğünü doğrulayın.
    2. Tohumların nem örtüleriyle 3–4 gün boyunca çimlenmesine izin verin, ta ki kotiledon çıkıntısı görünene kadar, ardından çoğu fide kökü keçe alt tabakaya girdikten sonra nem örtülerini çıkarın.
      NOT: Turp veya amarant dışında türler kullanıyorsanız, çimlenme süresini gerekirse ayarlayarak köklerin keçe yüzeye tutarlı nüfuz etmesini sağlamak için açılmadan önce ayarlanın.
  5. Odanın koşullarını sürdürün ve izleyin.
    1. Deney boyunca odaları kapalı tutarakCO2 seviyelerinin stabil kalmasını sağlayacak.
    2. Kapı panellerini ışık parazitini önlemek için alüminyum folyo veya karartma filmi ile kapatın. Folyoyu her gün açıp bitkinin durumunu kontrol edin ve kapağı bantla tekrar yapıştırın.
    3. Okumaları günde bir ila üç kez RealVNC ile veya yerel olarak HDMI ekran üzerinden izleyin.
    4. Herhangi bir e-posta uyarısına derhal yanıt verin ve anormallikleri veya manuel müdahaleleri kaydedin.
      DIKKAT: Odanın ayarlanma noktasının altında olan ortam sıcaklıkları boruda yoğuşmaya neden olabilir. Yoğuşma oluşursa, hava akışı tıkanıklığını önlemek için hatları ve bağlantı kurucularını yeniden başlatmadan önce kurutup yeniden sızdırma. Hatları açmadan önceCO2 tank valfini kapatın.
  6. Bitkileri topla ve veri topla.
    1. Büyüme döngüsünün sonunda, odayı açın ve deneysel hedefler için bitkileri (örneğin biyokütle, klorofil veya besin analizi) gerektiğinde çıkarıp işleyin.
    2. Kontrol skriptini durdur ve tezgah üstü kuluçka makinesi ile ışıkları kapat.
    3. Çevresel veri dosyası chamber_data.csv (örneğin Date_Species_3000vs400ppm.csv) adını değiştirin ve bir flash sürücüye kopyalayın.
      DIKKAT: Program, verileri ana dizindeki chamber_data.csv dosyasına her dakika kaydeder. Önceki veri setlerini değiştirmemek için kaydederken bu dosyayı her zaman yeniden adlandırın.
    4. Çalışma sırasında herhangi bir sapma veya ekipman arızasını belgeleyin.
  7. Deney sonrası temizlik.
    1. Yoğuşmayı çıkarın ve elektronik olmayan iç yüzeyleri %70 etanol ile silin.
    2. Odanın kapısını açık bırakın ve hava pompasını oda ve boru kuruyana kadar çalıştırın.
    3. Güç şeritlerini kapatın veCO2 tank valfini kapatarak sızıntıyı önleyin ve gaz tasarrufu yapın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

İki tezgah üstü kuluçka makinesi, mikroyeşil büyüme deneylerine uygun programlanabilirCO2 konsantrasyonlarını korumak için başarıyla modifiye edildi. Her deneysel çalışma için, bir oda "ISS benzeri exCO2" koşullarını (minimum 3000 ppm) korumak, diğeri ise "iç ortam CO2" koşullarını (minimum 400 ppm) korumak üzere programlanmıştır. Turp ve amaranth mikroyeşilliklerini sırasıyla 10 ve 14 gün yetiştirdik (Şekil 13). Her tedavi, ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Bu protokol, yaklaşık 3.000 ppm aşırı CO2 (exCO2) konsantrasyonları altında bitki yetiştirmek için tekrarlanabilir ve maliyet etkin bir yöntem sunar; bu, Uluslararası Uzayİstasyonu 2'de bulunanlarla karşılaştırılabilirdir. Sistem, SBC tabanlı çevresel kontrol ile pasif hidroponik büyüme sistemini birleştirerek bitki büyümesini manuel sulama veya odayı açmadan iki haftaya kadar destekleyen bir tezgah üstü kuluçka makinesini modifiye eder. Bu y...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların hiçbiri yukarıda açıklanan çalışmayla ilgili çıkar çatışması yaşamamaktadır.

Teşekkürler

Medya hazırlama, tohumların sterilizasyonu ve bitki ölçümü konusundaki yardımları için lisans araştırma asistanları Makayla Destafino, Emily Dettmer ve Ellie Saltier'e teşekkür etmek isteriz. NCSU Phytotron'un teknik ekibine aletler, malzemeler ve tavsiyeler için teşekkürler. Bu araştırma, NASA hibe numarası (80NSSC23K0344) ve Samantha Rueckeis'e verilen lisans NC Uzay Bursu bursu ile finanse edilmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
1/4 inç polietilen boruLoweshttps://www.lowes.com/pd/EZ-
FLO-1-4-in-Inner-Diameter-x-25
-ft-Polietilen Boru/1000180497		CO2 tank regülatörünü stepdown regülatörleri için takmak için kullanın.
2-(N-morfolino)etansülfonik asit (MES)Fisher ScientificBP300-100Gübre çözeltisinde tamponlayıcı madde.
Işıklar için 24 V güç kaynağı;İyi NiyetliLPV-35-24Işıklar için ışık özelliklerine bağlı olarak güç kaynağı kullanın.
25 mL dereceli silindirCole ParmerUX-34502-70Tohum sterilizasyon çözeltisi için sıvıları ölçmek.
250 mL cam gradasyonlu silindir - sterilizasyon için otoklavFisher Scientifichttps://www.fishersci.com/shop/
ürünler/pyrex-silindirler-tek
-beyaz-mine-metrik-graduatio
ns-18/085524D		Hidroponik kutuları yüklerken MS ortamı ölçmek için. Marka önemli değil.   
388 Elektrik kalitesinde silikon sızdırmazlık maddesiAmerikan Mühürlemeleri, Inc.https://meridianadhesives.
com/products/asi-388/		Lambaları yalıtmak ve odayı sızdırmazlık için kullanılır. Diğer markalar sorun değil, ama ışıklarda kullanılırsa elektrik kalitesinde olduğundan emin olun. Elektriksel olmayan sınıf, odanın geri kalanında kullanmak için uygundur.
%70 etanolAvantor71002-508Başlık ve büyüme odasını dezenfekte etmek için kullanılır.
8K diyafram pompası - 110 V/60 Hz versiyonuBoksör8KOda, CO2 girişi ve havalandırma sistemi arasında hava dolaşımı için kullanılır. Satın alma anında 120 dolar.
AC kablosu için   pompaGE https://www.homedepot.com
/p/GE-8-ft-Replacement Cord
-Polarized-Plug-on-
1-End-Black-54435/203735885		Marka ve şirket önemli değil
Adafruit LPS35HW Suya Dayanıklı Basınç SensörüAdafruitÜrün #:4258Hava basıncını ölçmek için kullanılır.
Adafruit Sensirion SHT40 Hassas Sıcaklık ve Nem SensörüAdafruitÜrün #:4885Sıcaklık ve nem ölçümü için kullanılır.
Ayarlanabilir anahtarlarAce Donanımıhttps://www.acehardware.com
/departmanlar/aletler/el aletleri/
anahtarlar/2299329		Regülatörleri bağlamak için kullanılır
Alüminyum folyoCostcohttps://www.costco.com/p/-/
kirkland-signature-reynolds-
foodservice-foil-12-in-x-100
0-ft/100116721?langId=-1		Otoklavlama sırasında kapları kapatmak için.
Akvaryum boru - 1/4" OD, 3/16" IDAmazonhttps://www.amazon.com/dp/B0DLNH81LJ/CO2 odaya taşınması için kullanılır
Çeşitli akvaryum boru konnektörleri - polipropilenAmazonhttps://www.amazon.com/AQU
ANEAT-Akvaryum-Airline-Conn
ektor-Plastik/dp/B08LMZ86QC/		Akvaryum tüpünü bölmek ve bağlamak için kullanılırdı
Çeşitli makine vidalarıAmazonhttps://www.amazon.com/AETTL-
Çeşitler-Paslanmaz Olmayan-Çeşitleri-
Phillips/dp/B0B428NP2L/ref=sr_
1_2_sspa?crid=FQ8XLSW2WZE6
& anahtar kelimeler=assorted%2Bmetric%
2Bbolts%2Band%2Bnuts& qid=16
92727621& s=Endüstriyel& sprefix=
assorted%2Bmetri%2Cindustria
l%2C159& sr=1-2-spons& sp_cs
d=d2lkZ2V0TmFtZT1zcF9hdGY& th=1		Parçaları kazık kartına bağlamak için kullanılır.
USB çıkışlı yedek pilVoltaik SistemlerV25Kısa elektrik kesintileri sırasında gücü korumak için pi'leri çalıştırmak için kullanılır.  Geçişli şarj sağlayan herhangi bir USB pil çalışır.
Bambu keçe mikroyeşiller mat rulo (10" x 100 ft)VegBedhttps://www.vegbed.com/products
/sebze-bambuk-mikroyeşiller-roll-10in-x-100ft		Yetiştirme kutusu fitili olarak kullanılıyor.
Barrel Jack konnektörleri - 10 paketAmazonhttps://www.amazon.com/dp/B079RBL339/Elektrik bileşenlerini elektriğe bağlamak için kullanılır.  Tam marka önemli değil.
Beaker - 2 LFisherCLS10002LMedya üretiminde kullanılır.  Toplamda 4 L yapmak için iki tane gerekecek.
Benchmark Scientific H2200-HC MyTemp Mini Kuluçka MakinesiBenchmark ScientificH2200-HCBu protokol için modifiye edilmiş oda. Hem ısı hem de soğutma kontrolü olan versiyonu aldığınızdan emin olun. Satın alma anında 850 dolar.
Çamaşır suyu - %7,5 Kloroksihttps://www.clorox.com/
ürünler/clorox-performance
-cloromax ile çamaşır suyu ağartıcısı/		Tohumları sterilize etmek için kullanılır.  Marka önemli değil, ama parfüm veya dökme maddesi olmayan bir versiyon alın.
Bölme donanımı - 3/16 inçANPTGHThttps://www.amazon.com/AN
PTGHT-Thru-Bulk-Bulkhead-F
ittings-Aquarium/dp/B08SCDC28R/		Boru odasından geçirmek için kullanılır
Kafeterya tepsisiAmazonhttps://www.amazon.com/Carlisl
e-CT121605-Caf%C3%A9-Stan
dard-Cafeteria/dp/B008BLINFE/		Her odanın altında, açıldığında dışarı sızan yoğuşmayı yakalamak için bir tepsi yerleştirildi.  Tam marka önemli değil.  Sadece odanın ayak izinden daha büyük olması yeterli, ama kapıyı kapatmaması gerekiyor.
Santrifüj Tüpü - 50 mL, sterilFisher Scientific339653Kısırlaştırma sırasında ve sonrasında tohum tutmak için kullanılır.
CO2 alarmı (isteğe bağlı)Amazonhttps://www.amazon.com/
DP/B09MRX4F12/		Isteğe bağlı ama CO2 sisteminde harici sızıntıları tespit etmek için önerilir.  Odada CO2 seviyelerini önler.
CO2 Regulator  - düşük basınçAmazonhttps://www.amazon.com/gp/
aw/d/B01BPQDG62		Tam marka önemli değil.  Ama basıncı 1 ile 4 psi arasında bir yerde düşürebilmelisiniz.   
CO2 tank - 50 lbAirGashttps://www.airgas.com/product/
Gazlar/Karbondioksit/p/CD%2050S		Bundan daha küçük bir tank muhtemelen kullanılabilir.  Sadece daha sık değiştirilmesi gerekir.
Crimper Grainger806FA9Sıkma konnektörlerini kablolara bağlamak için
Dijital basınç göstergesi (isteğe bağlı)Amazonhttps://www.amazon.com/Pressure
-Konnektör-Koruyucu-Uharbour-0-
200psi/dp/B0783PYQ27		Düşük basınçlı basamaklı regülatörün basınç ayarını okumak için.  AAA pil gerektirir. Alternatif olarak, elektriksiz analog bir gösterge kullanabilirsiniz.
Pensis diseksiye - sterilizasyon için otoklavFisher Scientific13-812-39Sterilize edilmiş tohumları manipüle etmek.  Marka önemli değil.
Çift kilitli birbirine kilitlenen yapışkan şeritler3MSJ3560Sensörlerin odanın yanına bağlamak için kullanılır.
Empty 1000 µ L pipet uç kutularıGenesee24-160RKapağın üst dikdörtgeninin çoğunu bir dremel ile çıkarın.  Marka önemli değil, ama bazıları diğerlerinden daha fazla sıvı tutabilir.  Yeni Genesee kutuları eskilere göre daha az sıvı tutar.   
Çatal Terminal sıkma konnektörleri - 22-16 AWGAmazonhttps://www.amazon.com/Baomain
-Yalıtılmış-Terminal-22-18-Gauge/
dp/B01B17DL0G/		Kabloları rölelere bağlamak için kullanılır.  Tam marka önemli değil.
Cam şişe - 1 LMillipore SigmaCLS13951L-1EASteril 0.25x MS ortam aliquotlarını tutmak için kullanılmıştır.
Harris CO2 tank regülatörü Grainger5KZ4810 psi.  Bu regülatör ikinci "step down" regülatörden ayrıdır.  
HDMI kablosundan mikro HDMI kablosuna (isteğe bağlı)Amazonhttps://www.amazon.com/KELink-
Alüminyum-Uyumlu-Camcorde
r-Raspberry/dp/B0C3LR54C3/		(İsteğe bağlı) Pi'yi HDMI monitöre bağlayarak senör okumalarını görmek için
Isı tabancasıAmazonhttps://www.amazon.com/MAXXH
EAT-Elde Taşınan-Kabartma-Ambalaj
-MF300L/dp/B09P66LLMW/		Erime için telleri izole etmek için ısıyı küçültün. Marka önemli değil.
Isı büzülmesiAmazonhttps://www.amazon.com/560PCS-
Isı-Büzülme-Tüp-Eventronik/dp/
B072PCQ2LW/ref=sr_1_4?crid=21
4VBYLN60TGD& anahtar kelimeler=ısı+
daralma+boru & qid=1685586705& s
önek=ısı+sh%2Caps%2C143& sr=8-4		Kabloları yalıtmam gerekiyordu. Tam marka önemli değil.  Farklı çaplarda çeşitli paketler almanızı öneririz.
Pompayı korumak için sıralı filtreGrainger794F21Diyafram pompasının yukarısına monte edilerek döküntü ve yoğuşmadan korun
Jumper kablolarıAmazonhttps://www.amazon.com/Elegoo-
EL-CP-004-Multicolored-Breadbo
ard-arduino/dp/B01EV70C78/ref=
sr_1_1?keywords=raspberry+pi+j
umper+wires& qid=1685586340& sr=8-1		Öğeleri pi. 'ye bağlamak gerekiyor; Tam marka önemli değil.
K30 FR CO2 SensörüSensair030-8-0010Odadaki CO2 seviyelerini tespit etmek için kullanılır. Satın alma anında 60 dolar.
Laboratuvar bandıMillipore SigmaBAF134620300Kabları etiketlemek ve folyoyu odanın kapısına yapıştırmak için
LED Şerit - COB, 24 VSüper Parlak LED'lerhttps://www.superbrightleds.com
/LED şeritleri ve barlar/cob-serisi-l
ed-strip-and-tape-lights/5m-tuna
ble-white-cob-led-şerit-ışık-kob
-seri-led-bant-ışığı-2700k-6500
k-ip20-24v		Özel büyüme ışığı için kullanım.  Diğer beyaz LED şeritler muhtemelen iyi çalışır, ancak istenen ışık yoğunluğunu elde etmek için şeritlerin yoğunluğunu ayarlamak için bir PAR metre kullanın.
Luer Kilidi 3/16 hortum barb aparatorlarına - polipropilen - dişiAmazonhttps://www.amazon.com/Femal
e-Luer-Lock-4-8mm-Hose/dp/B08GQDBY46/		Sık sık değiştirilen parçaları borulara bağlamak için kullanılır.
Luer Lock, 3/16 hortum dikenli fitinglerine - polipropilen - erkek ve erkek donanım;Amazonhttps://www.amazon.com
/Şırınge-Adaptörü-Erkek-Lue
r-Inch-Luer-Connector-Kit/d
p/B0C1FV8NGL/		Sık sık değiştirilen parçaları borulara bağlamak için kullanılır.
Manyetik karıştırma çubuğu (isteğe bağlı)Millipore SigmaZ282456MS materyalini karıştırmak için karıştırma plakasıyla kullanılıyor. Alternatif olarak bir kaşık da kullanabilirsiniz.
Manyetik karıştırma plakası (isteğe bağlı)FisherS194615Ortamda tuzları çözündürmek için kullanılır.  Kaşık da kullanabilirsiniz.
MS TuzlarıKesonMSP01Hidroponik çözelti olarak kullanılır. 0.25 x. 'ye kadar seyreltir;  
İğne burunlu plörlerGrainger2078216Lehimleme sırasında telleri tutmak için kullanılırdı
Nitril EldivenlerGeneseehttps://www.geneseesci.com/
Ürün/X-Gen-nitrile-eldiven-
Pudrasız/		Çamaşır suyu ile çalışırken elleri korumak ve steril teknik. Marka önemli değil.
O2 Akış ÖlçerJIAWANSHUNhttps://www.amazon.com/JIAW
ANSHUN-0-1-1-5LPM-Flowmeter
-Connector-Connectrator/dp/B01N0UWZ2T		CO2 akışını kontrol etmek için kullanılır.
Pipettor - 20 & mikro; L ve uçlarMillipore SigmaEP3124000040-1EATohum sterilizasyonu için TritonX'i ölçmek için.  Marka önemli değil.
Plastik yapışkan sarmaCostcohttps://www.costco.com/p/-/kirkl
ve-signature-stretch-tite-plasti
c-food-wrap-12-in-x-3000-ft/100300513		Tohumlar çimlenirken kutuları kapatmak için kullanılır, böylece nem artırılır ve bitki yerleşimini iyileştirir.
Plastik Tabaklı Kart (19"D x 5"B x 12"H)Amazonhttps://www.amazon.com/SWAN
LAKE-Plastik-Pegboard-Paneller
-Garaj/dp/B0BGS3C41N/		Bileşenler, teller ve borular kolayca taşınma ve organizasyon için pegboard'a bağlandı.  Tam marka önemli değil.
Namlu jack konnektörlü güç kaynağı - 5V 2AAmazonhttps://www.amazon.com/Acloro
l-100-240V-Evrensel Dönüştürücü
-Transformator/dp/B099RBBTWY
/ref=sr_1_4?crid=XKSME1C2
86OE& anahtar kelimeler=5v%2Bpower
%2Bsupply& qid=1683217539&
s=hi& sprefix=5v%2Bpower%2
Bsupply%2Ctools%2C93& sr=
1-4& th=1		Solenoidleri çalıştırmak için kullanılmıştı. Tam marka önemli değil.
Hassas dijital ölçekFisherFB30786159MS tuzları ve MES'i ölçmek için kullanılır.
1/4 inçten 1/4 inç'e kadar olan bağlantılı NPTAmazonhttps://www.amazon.com/CE
KER-Connect-Fittings-Pneu
matic-Connectors/dp/B07XBHYP3B/		1/4 inçlik boruyu tank regülatasına bağlamak için kullanılırdı
3/8 inç NPT'ye dirsek ile itmeli bağlantıAmazonhttps://www.amazon.com/Q
olekog-Pnömatik-Connec
t-PL-3-8-N2/dp/B0B59JXMRW/		1/4 inçlik boruyu step down regülatöre bağlamak için kullanıldı (kurulum konfigürasyonunuza bağlı olarak düz bir konnektör de kullanılabilir).
Push-to-connect T-konnektör - 1/4 inçAmazonhttps://www.amazon.com
/dp/B07TV3JS9Q/		(isteğe bağlı) CO2 tankından 1/4 inç hattı iki oda arasında ayırırken kullanılır.
Büyük kablolar için hızlı konnektörlerXHFB086J49D1Jİsteğe bağlı, ama geçici olarak kabloları birleştirmek için faydalı.
Raspberry Pi 4 2 GB Başlangıç Kiti - 32 GBCanakitPI4-2GB-STR32F-C4-BLKSensörleri ve röleleri kontrol eder.  Kit için satın alma anında 110 dolar.
Raspberry Pi OSRaspberry Pi Vakfıhttps://www.raspberrypi.
com/software/		Pi için işletim sistemi.
RealVNC GörüntüleyiciRealVNChttps://www.realvnc.com/en/
bağlanın/indirin/izleyici/raspberrypi/		Pi okumalarını uzaktan izlemek için kullanılır.
Red Garnet Amaranth tohumlarıMary'nin Miras Tohumlarıhttps://www.marysheirloomseeds
.com/products/red-garnet-amaranth		Tohumların yakın zamanda bir tohum artesinden olduğundan emin olun.
Red King F1 Turp tohumlarıJohnny'nin Tohumlarıhttps://www.johnnyseeds.com/
sebze/turp/daikon-ko
rean-turp/red-king-2-f1-ra
dish-seed-4173.html		Tohumların yakın zamanda bir tohum artesinden olduğundan emin olun.
Röleler uxcellASH-10 DDSolenoidleri ve ışık güç kaynağını kontrol eder.
SA-20 DezenfektanGüney Ag#10501Büyüme odası için fungisider temizleyici.  Elektronik parçalara püskürtmekten kaçının.
Koruyucu gözlüklerFisher Scientific19-130-2089Göz koruması için önerilir. Marka önemli değil.
Tornavida - birden fazla uçluGrainger6XW12Yapım sırasında hazneleri söküp vidalamak için kullanılırdı.
Silikon matıAmazonhttps://www.amazon.com/K
aisi-Yalıtım-Lehimleme-Ma
intenance-Electronics/dp/B073RFB6BX/		(İsteğe bağlı, ama tavsiye edilir) Lehimleme sırasında çalışma yüzeylerini ısıdan korumak için
HDMI bağlantısı olan küçük monitör (isteğe bağlı)Amazonhttps://www.amazon.com/LON
CEVON-7-Raspberry-1024X6
00-Hoparlör-Kulaklık/dp/B06XQJVXHL/		İsteğe bağlı, ama bazen bir pi kurmak veya izlemek için faydalı olabilir. Zaten sahip olduğunuz bir HDMI bilgisayar monitörünü kullanmanızı öneririz, ancak ihtiyacınız varsa uygun fiyatlı bir seçenek için bir bağlantı verin.
Küçük tornavida setiAmazonhttps://www.amazon.com/Screw
driver-FIXITOK-Screwdrivers-Pe
ntalobe-Different/dp/B093372MGD/		Küçük vidaları sökmek için kullanılır
Raspberry Pi Pico için Soket BaşlıklarıAdafruitÜrün #:5583Jumper kablosu yerine kullanmak isteğe bağlı.
Lehim - kurşunsuz, reçine çekirdeğiAmazonhttps://www.amazon.com/Dia0
-032in-0-11lb-Precision-Electr
onics-Lehimleme/dp/B07Q167J
98/ref=sr_1_5?crid=17RNDW
GBX6X5O& anahtar kelimeler=lead+f
ree+lehim& qid=1692729157
& sprefix=lead+free+solder%
2Caps%2C160& sr=8-5		Işıklara kablo bağlamam gerekiyordu. Bu konuda herhangi bir kurşunsuz reçine çekirdekli lehim uygundur.
Lehimleme demiriAmazonhttps://www.amazon.com/Wel
ler-120V-Lehimleme-Demir-Halo/
dp/B0962SX47X/ref=sr_1_4?c
rid=NE9BVDKLETUL& keyw
ords=weller+lehimleme+demir& qi
d=1692727772& s=Endüstriyel& s
önek=weller+askerlik+demir%
2Cindustrial%2C190& sr=1-4		Lambalara tel bağlamam gerekiyordu. 
Paslanmaz çelik boru bağlantısı - 20 mm OD, 16 mm ID, 2,5 cm uzunluğunda (3/8 inç x 3/8 inç dişi NPT dişi)Amazonhttps://www.amazon.com/
gp/aw/d/B08SCL8VRS		Kablo deliklerini kutu yalıtımından geçirmek için kullanılır
Paslanmaz çelik boru bağlantısı - 8 mm ID/12 mm OD, 3 cm uzunluğunda (M8 dişi dişli her iki tarafta)Amazonhttps://www.amazon.com/
gp/aw/d/B09ZS17WYB		Kutu yalıtımından bölme montajını uzatmak için kullanılır
STEMMA QT / Qwiic JST SH 4-Pin Kablo - 50mm UzunluğundaAdafruitÜrün #: 4399Sensörleri birbirine bağlamak için kullanılır.
STEMMA QT / Qwiic JST SH 4 pinli Premium Erkek Header Kablosu - 150mm UzunluğundaAdafruitÜrün #: 4209Sensörleri pi'ye bağlamak için kullanılır.
Steril DI suyuSahada üretilmiştirSahada üretilmiştirL30 döngüsünde otoklav DI su.
Aşırı Enerji Koruyucusu/Güç ŞöbəsiAmazonhttps://www.amazon.com/GE-
Priz-Koruyucu-Uzantı-
14092/dp/B00DOMYL24/		Güç dalgalanmalarından koruyucu bölme bileşenlerini kullanmak için kullanın.
Teflon tesisat bantıAmazonhttps://www.amazon.com/
İnç-Tesisatçılar-Tesisat-
Tesisatçı-Mühürleme/dp/B091913Z7F/		Konnektör dişlerini sızdırdırmak için
Thonny (Python IDE) - pi'ye önceden yüklenmiş olarak gelmeliThonnyhttps://thonny.org/Chamber control yazılımını düzenlemek ve çalıştırmak için kullanılır.
TritonX yüzeyaktif maddeFisher Scientifichttps://www.fishersci.com/
mağaza/ürünler/triton-x-100
-termo-bilimci/AAA16046AE		Yüzey sterilizasyonu sırasında tohumların çamaşır suyu ile kaplamasını iyileştirmek.   
Uxcell Minyatür Solenoid Valf 2 Yollu Normalde Kapalı DC5V 0.22A Su Hava Solenoid Valfiuxcella19051000ux0811Üç tane odaya ihtiyaç var ve birkaç yedek parça bulundurmanızı öneririz.
Su geçirmez kablo geçiş paketi MAKERELE‎ NPT(38)Box4A-BKabloların odaya hava geçirmez geçişi oluşturmak için kullanılır. 3/8 inç kablo bezleri kullandım.
Tel - zincirli, silikon yalıtımlı, 22 GAmazonhttps://www.amazon.com/Fermerry
-Stranded-Electric-Tinned-Copper/
dp/B089CQHRDT/ref=sr_1_1?
crid=PEFEI7BQBPNB& anahtar kelimeler
=%22Bgauge%2Bwire& qid=168
5586908& sprefix=22%2Bguage%
2Bwire%2Caps%2C144& sr=8-1& th=1		Öğeleri pi. 'ye bağlamak gerekiyor; Tam marka önemli değil.
Tel soyucuAmazonhttps://www.amazon.com/Southwire
-Ekipman-S1626STR-Stranded-Stripping/dp/B00LQMRS7O/		Lambalar ve diğer elektrik bağlantıları için kabloların yalıtımını kesip soymak için kullanılır
ZiptiesAmazonhttps://www.amazon.com/HAVE
-ME-TD-Kablolar/dp/B08TVLYB3Q/		Kabloları düzenlemek ve boru solenoidlere bağlamak için kullanılır. Tam marka önemli değil, ama çeşitli küçük bedenler gerekiyor.

Kaynaklar

  1. De Micco, V., et al. Plant and microbial science and technology as cornerstones to Bioregenerative Life Support Systems in space. Npj Microgravity. 9, 69(2023).
  2. Georgescu, M. R., Meslem, A., Nastase, I. Accumulation and spatial distribution of CO2 in the astronaut's crew quarters on the International Space Station. Build Environ. 185, 107278(2020).
  3. Boles, H. O., et al. build and testing of hardware to safely harvest microgreens in microgravity. Gravitat Space Res. 11 (1), 1-14 (2023).
  4. Poulet, L., et al. Large-Scale crop production for the Moon and Mars: Current gaps and future perspectives. Front Astron Space Sci. 8, 733944(2022).
  5. Cooper, M., Perchonok, M., Douglas, G. L. Initial assessment of the nutritional quality of the space food system over three years of ambient storage. Npj Microgravity. 3, 17(2017).
  6. Poorter, H., Navas, M. L. Plant growth and competition at elevated CO2: On winners, losers and functional groups. New Phytol. 157 (2), 177-198 (2003).
  7. Prior, S. A., et al. A review of elevated atmospheric CO2 effects on plant growth and water relations: Implications for horticulture. Hortscience. 46 (2), 15-162 (2011).
  8. Dong, J., et al. Effects of elevated CO2 on nutritional quality of vegetables: A review. Front Plant Sci. 9, 924(2018).
  9. Burgner, S. E., et al. Growth and photosynthetic responses of Chinese cabbage (Brassica rapa L. cv. Tokyo Bekana) to continuously elevated carbon dioxide in a simulated Space Station "Veggie" crop-production environment. Life Sci Space Res. 27, 83-88 (2020).
  10. Levine, L. H., et al. Physiologic and metabolic responses of wheat seedlings to elevated and super-elevated carbon dioxide. Adv Space Res. 42 (12), 1917-1928 (2008).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Uzay U u u CO2 SeviyeleriTezgah st nk bat rHidroponik MikrofilizlerCO2 Reg lasyonuBitki B y me Yan tTurp MikrofilizleriAmarant Mikrofilizleri

İlgili makaleler