Empleo de sistemas aeropónicos para la propagación clonal del cannabis
Summary
Este protocolo está diseñado para proporcionar información instructiva para la propagación clonal de Cannabis sativa L. mediante la implementación de sistemas aeropónicos. El método descrito aquí incluye todos los suministros y protocolos necesarios para reproducir con éxito las propiedades morfológicas y químicas deseables en el género Cannabis.
Abstract
Este protocolo describe la estandarización de una técnica eficiente de propagación clonal del cáñamo mediante la utilización de sistemas aeropónicos. Los esquejes de brotes primarios se extirparon de dos variedades de cáñamo, llamadas “Cherry Wine” y “Red Robin” (17-20% p / p CBD), que sirvieron como “planta madre”. Se aplicó un precursor de auxina (ácido indol-3-butírico) para estimular el desarrollo de la raíz en la porción basal de los esquejes extirpados antes de su colocación en el sistema. Los esquejes se nebulizaron ligeramente con la solución de niebla nutritiva cada tres días para proporcionar apoyo nutricional, ya que la solución contiene los macronutrientes esenciales, incluidos el nitrógeno, el fósforo y el potasio. El depósito de agua del sistema aeropónico mantuvo un rango de pH entre 5.0-6.0 y una temperatura del agua entre 20-22 ° C. Se utilizó una bomba de agua sumergible para suministrar agua a los esquejes. Los esquejes de punta de brote se proporcionaron con 24 horas de luz por día durante 10 días hasta que se produjo el desarrollo de la raíz, sobre el cual los esquejes de raíz se trasplantaron con fines de investigación. Estos sistemas aeropónicos han demostrado generar resultados deseables para la propagación del cannabis . El método descrito aquí alivia las posibles limitaciones de tiempo que surgen de los métodos tradicionales para permitir un medio más eficiente para la propagación asexual del cannabis.
Introduction
Cannabis sativa L. es una planta anual, dioica, con flores clasificada en la familia Cannabaceae. Los cannabinoides, producidos predominantemente dentro de tricomas glandulares ubicados en la capa epidérmica externa de los tejidos de las brácteas en las inflorescencias femeninas1, se están convirtiendo en un tema de investigación cada vez más popular, principalmente debido a sus propiedades medicinales progresivamente reconocidas. El cannabidiol (CBD) es el segundo cannabinoide más prominente que se encuentra en el cannabis después del Δ9-tetrahidrocannabinol (THC) y se atribuye a una serie de beneficios medicinales, incluidas las propiedades analgésicas2, las propiedades anticonvulsivas3, las propiedades antidepresivas4, la reducción del riesgo de diabetes5 y el tratamiento de diversos trastornos del sueño6. Debido a la multitud de beneficios para la salud asociados con los metabolitos de la planta de Cannabis, existe una creciente demanda de su producción a escala comercial7. Para satisfacer esta demanda, los métodos de cultivo se mejoran y reinventan constantemente para suministrar continuamente material vegetal consistente y de alta calidad a la emergente industria del cannabis.
La propagación del Cannabis se puede facilitar de dos maneras: reproducción sexual o asexual. Un ejemplo de reproducción sexual es la polinización de un óvulo femenino con polen del estambre de un macho, lo que resulta en una semilla que puede germinar. La germinación de semillas es un método de cultivo confiable que se ha utilizado con fines de mejoramiento y cultivo donde se seleccionan rasgos fenotípicos deseables en las líneas parentales para mejorar la calidad de las plantas de cannabis de descendencia, incluidos rasgos como la tolerancia a la sequía, la resistencia a los insectos, el aumento del rendimiento y el aumento de la potencia8 . Sin embargo, la polinización cruzada no intencionada es un riesgo inherente al realizar la reproducción sexual, causando descendencia indeseable, lo que conduce a la pérdida potencial de rasgos deseables o a la introducción de rasgos no deseados. Un ejemplo de esta polinización no intencionada se destaca en los cultivadores de cáñamo que reciben semillas de cáñamo polinizadas con polen productor de THC, lo que resulta en una pérdida económica significativa debido a las plantas no conformes (>0,3% de THC total p/p)9. Además, para generar un cultivo que consiste solo en hembras, se debe sembrar una semilla feminizada en lugar de una semilla no feminizada, lo que puede conducir al hermafroditismo y otros rasgos indeseables que conducen a la pérdida económica. Para superar la limitación de la reproducción sexual del Cannabis, la reproducción asexual se ha practicado ampliamente en los modelos de producción comercial de la industria del Cannabis10.
La reproducción asexual del cannabis requiere una sola planta, lo que permite la multiplicación de un solo genotipo que permite la producción comercial de plantas que llevan rasgos agronómicos y farmacéuticos deseables. Una forma común de reproducción asexual del cannabis es cortar e insertar pequeñas porciones de una planta hembra en un sustrato sin suelo11 que está cubierto por una cúpula de humedad para inducir la formación de raíces. Aunque este método ha demostrado ser exitoso, un inconveniente común es la acumulación de un alto nivel de humedad (generalmente 80% o más) dentro de la cúpula, proporcionando un ambiente de crecimiento ideal para los patógenos fúngicos, que pueden ser perjudiciales para los esquejes nuevos y sensibles. Otra forma de propagación asexual es la micropropagación mediante cultivo de tejidos, donde las técnicas estériles permiten la propagación de insectos, microbios y material vegetal de cannabis libre de virus en un espacio limitado12. Este proceso, sin embargo, es costoso, requiere mucho tiempo y requiere técnicos de laboratorio capacitados que generalmente son inaccesibles para las instalaciones de cannabis a gran escala.
Existen muy pocos informes de investigación publicados sobre la propagación clonal del cannabis. Con el fin de proporcionar una base para la comprensión de la reproducción asexual del cannabis con fines de investigación y producción industrial, este estudio tuvo como objetivo demostrar la facilidad y accesibilidad del empleo de sistemas aeropónicos para la propagación clonal del cannabis. Los sistemas aeropónicos son ideales para la propagación asexual del cannabis, suministrando constantemente agua rica en nutrientes a los esquejes, induciendo la formación temprana de raíces de manera oportuna y permitiendo que una planta se mantenga indefinidamente si es necesario.
Protocol
Representative Results
Discussion
Con la creciente demanda de plantas de cannabis con un contenido constante de cannabinoides, se han explotado varios métodos de propagación clonal en la industria del cannabis . La propagación asexual muestra varias ventajas sobre los métodos sexuales para una producción consistente a gran escala. Un sistema de propagación aeropónica es una versión modificada de un sistema hidropónico que utiliza una niebla de agua aireada rica en nutrientes para proporcionar un rápido desarrollo de las raíce…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue apoyada por el Instituto de Investigación de Cannabis de la Universidad Estatal de Colorado-Pueblo y el Ministerio de Ciencia y TIC (2021-DD-UP-0379), y la ciudad de Chuncheon (Hemp R&D and industrialization, 2020-2021), Los autores también desean agradecer a Justin Henderson en Summit CBD por la generosa donación de semillas “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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