Empregando Sistemas Aeropônicos para a Propagação Clonal da Cannabis
Summary
Este protocolo foi projetado para fornecer informações instrucionais para a propagação clonal da Cannabis sativa L. através da implementação de sistemas aeropônicos. O método descrito aqui inclui todos os suprimentos e protocolos necessários para reproduzir com sucesso propriedades morfológicas e químicas desejáveis no gênero Cannabis.
Abstract
Este protocolo descreve a padronização de uma técnica eficiente de propagação clonal do cânhamo utilizando sistemas aeropônicos. As estacas primárias foram extirpadas de duas variedades de cânhamo, denominadas “Cherry Wine” e “Red Robin” (17-20% c/w CBD), que serviram como “planta mãe”. Um precursor de auxina (ácido indol-3-butírico) foi aplicado para estimular o desenvolvimento radicular na porção basal dos cortes excisados antes da colocação no sistema. As cortes foram levemente embaçadas com a solução de névoa de nutrientes a cada três dias para fornecer suporte nutricional, pois a solução contém os macronutrientes essenciais, incluindo nitrogênio, fósforo e potássio. O reservatório de água do sistema aeropônico manteve uma faixa de pH entre 5,0-6,0 e uma temperatura de água entre 20-22 °C. Uma bomba de água submersível foi usada para fornecer água para as estacas. As estacas de ponta de ensaio foram fornecidas com 24h de luz por dia durante 10 dias até que ocorreu o desenvolvimento da raiz, sobre o qual as estacas enraizadas foram transplantadas para fins de pesquisa. Estes sistemas aeropônicos provaram gerar resultados desejáveis para a propagação da Cannabis . O método aqui descrito alivia potenciais restrições de tempo que surgem dos métodos tradicionais para permitir um meio mais eficiente para a propagação assexual da Cannabis.
Introduction
Cannabis sativa L. é uma planta anual, dioecious, florido classificada na família Cannabaceae. Os canabinóides, produzidos predominantemente dentro de trichomes glandulares localizados na camada epidérmica externa de tecidos bract em inflorescências femininas1, estão se tornando um tema de pesquisa cada vez mais popular, principalmente devido às suas propriedades medicinais progressivamente reconhecidas. O canabidiol (CBD) é o segundo canabinoide mais proeminente encontrado na Cannabis após Δ9-tetrahidrocanabinol (THC) e é atribuído a uma série de benefícios medicinais, incluindo propriedades analgésicas2, propriedades anticonvulsivas3, propriedades antidepressivos4, reduzindo o risco de diabetes5, e tratando vários distúrbios do sono6. Devido à infinidade de benefícios para a saúde associados aos metabólitos da planta cannabis, há uma demanda crescente por sua produção em escala comercial7. Para atender a essa demanda, os métodos de cultivo estão constantemente sendo aprimorados e reinventados para fornecer continuamente material vegetal consistente e de alta qualidade para a emergente indústria da Cannabis.
A propagação da Cannabis pode ser facilitada de duas formas: reprodução sexual ou assexual. Um exemplo de reprodução sexual é polinizar uma ovula fêmea com pólen da estames masculina resultando em uma semente que pode ser germinada. Germinação de sementes é um método de cultivo confiável que tem sido usado para fins de reprodução e cultivo onde traços fenotípicos desejáveis são selecionados em linhas parentais para melhorar a qualidade das plantas de cannabis da prole, incluindo características como tolerância à seca, resistência a insetos, aumento do rendimento e aumento da potência8 . No entanto, a polinização cruzada não intencional é um risco inerente ao realizar a reprodução sexual, causando descendentes indesejáveis, o que leva à perda potencial de traços desejáveis ou à introdução de traços indesejados. Um exemplo dessa polinização não intencional é destacado pelos produtores de cânhamo que recebem sementes de cânhamo polinizado com pólen produtor de THC, resultando em perda econômica significativa devido às plantas não compatíveis (>0,3% total de THC w/w)9. Além disso, para gerar uma cultura que consiste apenas de fêmeas, uma semente feminizada deve ser semeada em vez de uma semente não feminizada, o que pode levar ao hermafroditismo e outros traços indesejáveis que levam à perda econômica. Para superar a limitação da reprodução sexual da Cannabis, a reprodução assexual tem sido amplamente praticada em modelos de produção comercial da indústria da Cannabis10.
A reprodução assexual da Cannabis requer apenas uma única planta, o que permite a multiplicação de um único genótipo que permite a produção comercial de plantas portadoras de traços agronômicos e farmacêuticos desejáveis. Uma forma comum de reprodução assexual da Cannabis é cortar e inserir pequenas porções de uma planta feminina em um substrato11 sem solo que é coberto por uma cúpula de umidade para induzir a formação de raízes. Embora este método tenha se mostrado bem sucedido, uma desvantagem comum é o acúmulo de um alto nível de umidade (geralmente 80% ou mais) dentro da cúpula, proporcionando um ambiente de crescimento ideal para patógenos fúngicos, que podem ser prejudiciais a novos cortes sensíveis. Outra forma de propagação assexual é a micropropagação utilizando cultura tecidual, onde técnicas estéreis permitem a propagação de material vegetal cannabis livre de insetos e vírus em espaço limitado12. Esse processo, no entanto, é caro, demorado e requer técnicos de laboratório treinados que geralmente são inacessíveis para instalações de Cannabis em larga escala.
Poucos relatórios de pesquisa publicados existem sobre a propagação clonal da Cannabis. Com o objetivo de fornecer uma base para a compreensão da reprodução assexual da Cannabis para fins de pesquisa e produção industrial, este estudo teve como objetivo demonstrar a facilidade e acessibilidade da utilização de sistemas aeropônicos para a propagação clonal da Cannabis. Os sistemas aeropônicos são ideais para a propagação assexual da Cannabis, fornecendo água rica em nutrientes para as estacas, induzindo a formação precoce de raízes em tempo hábil e permitindo que uma planta seja mantida indefinidamente, se necessário.
Protocol
Representative Results
Discussion
Com a crescente demanda por plantas de Cannabis com conteúdo consistente de canabinoides, vários métodos de propagação clonal têm sido explorados na indústria da Cannabis . A propagação assexual mostra várias vantagens sobre os métodos sexuais para uma produção consistente em larga escala. Um sistema de propagação aeropônica é uma versão modificada de um sistema hidropônico que utiliza uma névoa de água rica em nutrientes aeradas para proporcionar um rápido desenvolvimento radicula…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta pesquisa foi apoiada pelo Instituto de Pesquisa da Cannabis da Universidade do Estado do Colorado-Pueblo e do Ministério da Ciência e TIC (2021-DD-UP-0379), e pela cidade de Chuncheon (Hemp P&D e industrialização, 2020-2021), os autores também desejam agradecer Justin Henderson no Summit CBD pela generosa doação para sementes de “Cherry Wine”.
Materials
| 1-part Fox Farm | Fox Farm | Soil Mix | |
| 1-part Promix | Promix | Soil Mix | |
| 1-part Roots Organic Original | Auora Innovations | Soil Mix | |
| 1-part Wiggle Worm Earth Worm Castings | UNCO Industries | Soil Mix | |
| Algae and Bacterial Cleaning Solution (Clear Rez) | EZ Clone | SKU#: 225 | 8 fl. Oz. |
| Artificial Lighting | AgroBrite | SKU#: 1399 | T5 324W 4' 6-Tube Fixture with Lamps |
| Cannabis Mother plant 1 (Cherry Wine) | Summit CBD | N/A | Donated material |
| Cannabis Mother Plant 2 (Red Wine) | Trilogene | SKU: 0101RR | |
| Corresponding Plastic Lid | Office Depot | N/A | 38.1 cm x 25.4 cm |
| Drill Bit 1 | Dewalt | DW1586 | 38.1 mm spade drill bit |
| Drill Bit 2 | Dewalt | DW1308 | 3.175 mm drill bit |
| Flora/Bloom (Nutrient Solution)-5 mL | General Hydroponics | SKU#: 726 | 946 mL (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) (Available Phosphate 5.0%, Soluble Potash 4.0%, Magnesium 1.5%, Sulfur 1.0%) |
| FloraGrow (Nutrient Solution)- 5 mL | General Hydroponics | SKU#: 724 | 946 mL (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) ((Total Nitrogen 2.0% (0.25% Ammoniacal Nitrogen, 1.75% Nitrate Nitrogen), Available Phosphate 1.0%, Soluble Potash 6.0%, Magnesium 0.5%)) |
| FloraMicro (Nutrient Solution)- 5 mL | General Hydroponics | SKU#: 759 | 946 mL (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) ((Total Nitrogen 5.0% (0.3% Ammoniacal Nitrogen, 4.7% Nitrate Nitrogen), Soluble Potash 1.0%, Calcium 5.0%, Boron 0.01%, Cobalt 0.0005%, Copper 0.01%, Iron 0.1%, Manganese 0.05%, Molybdenum 0.0008%, Zinc 0.015%)) |
| Horticultural Scissors | Shear Perfection | SKU#: 12620 | Platinum Stainless Steel Bonsai Scissors (2.4") |
| Isopropyl Alcohol | Equate | Walmart # 574133562 | 70% concentration |
| Nutrient Mist Solution (Clonex Mist) | Growth Technology | SKU#: 4889 | 10.14 fl. Oz (300 ml) (Total Nitrogen: 5.9 × 10-4 %, Available Phosphate: 4.0 × 10-4 %, Soluble Potash: 5.0 × 10-4 %) |
| pH Down | General Hydroponics | SKU#: 733 | 946 ml (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) |
| pH Up | General Hydroponics | SKU#: 730 | 946 ml (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) |
| Plastic Container | Office Depot | N/A | 38.1 cm x 25.4 cm x 30.48 cm |
| Power Drill | Dewalt | DCD709B | 20-Volt Max ½” Drill |
| Rockwool Cubes | Grodan | SKU#: 830 | 38.1 mm |
| Rooting Solution (Clonex Rooting Gel) | Growth Technology | SKU#: 939 | 3.4 fl. Oz. (100 ml) (Indolebutyric Acid – 0.31%) |
| Statistic Software (Prism) | GraphPad Inc. | ||
| Submersible Water Pump | ActiveAQUA | SKU: AAPW250 | Model: AAPW250, Voltage 120V, Power 16W |
Referenzen
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- Lata, H., Chandra, S., Techen, N., Khan, I. A., ElSohly, M. A. Assessment of the genetic stability of micropropagated plants of Cannabis sativa by ISSR markers. Planta Medica. 76 (1), 97-100 (2010).
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