تعزيز معدل النمو الأولي من النباتات الزراعية باستخدام حقول مغناطيسية ساكنة
Summary
The goal of this protocol is to demonstrate the acceleration of the initial growth rate of plants by applying static magnetic fields with no external energy.
Abstract
الأجهزة الإلكترونية وأسلاك الضغط العالي تحفز المجالات المغناطيسية. تم تطبيق المجال المغناطيسي لل1،300-2،500 غاوس (0.2 تسلا) إلى أطباق بتري تحتوي على بذور حديقة بلسم (بلظامينا)، Mizuna (الكرنب رابا فار. تفرضه اليابان)، Komatsuna (الكرنب رابا فار. perviridis)، وMescluns (رشاد بيسوم ). طبقنا المغناطيس تحت الطبق الثقافة. خلال 4 أيام من التطبيق، لاحظنا أن الجذع والجذر طول زاد. أظهرت مجموعة تعرضوا لمعاملة الحقل المغناطيسي (ن = 10) 1.4 مرات أسرع معدل للنمو مقارنة مع مجموعة التحكم (ن = 11) في ما مجموعه 8 أيام (ع <0.0005). هذا المعدل أعلى 20٪ من تلك التي ذكرت في الدراسات السابقة. لم خطوط معقدة تويولين ليس لديها ربط النقاط، ولكن تحدث نقاط ربط بناء على طلب من المغناطيس. وهذا يدل على الفرق الكامل من السيطرة، مما يعني ترتيبات غير طبيعية. ومع ذلك، لا يزال السبب الدقيق غير واضح. هذه الدقةتشير ults من تعزيز النمو تطبيق المغناطيس أنه من الممكن لتعزيز معدل النمو، وزيادة الإنتاجية، أو التحكم في سرعة إنبات النباتات عن طريق تطبيق المجالات المغناطيسية الساكنة. أيضا، يمكن أن المجالات المغناطيسية تسبب تغيرات فسيولوجية في الخلايا النباتية ويمكن أن تحفز النمو. لذلك، التحفيز مع المجال المغناطيسي يمكن أن يكون لها آثار التي يمكن أن تكون مماثلة لتلك التي من الأسمدة الكيميائية، مما يعني أن استخدام الأسمدة يمكن تجنبها.
Introduction
الإنبات هو نمو النبات الذي يؤدي إلى تشكيل الشتلات 1. في ظل ظروف معينة، يبدأ إنبات البذور والأنسجة الجنينية استئناف النمو. ويبدأ الماء إلى البذور من أجل تنشيط الانزيمات للإنبات. يمكن أن يتسبب البذور لتنبت في المختبر (في طبق بيتري أو أنبوب اختبار) 1،2.
الحقول المغناطيسية الساكنة هي القوات الخاصة التي تسبب حركات الجزيئات مع الشحنات الأيونية عن طريق قوة لورنتز 3،4. يتم تشكيل قوة لورنتز عندما المؤينة أو اتهم ينتقل الكائن تحت حقل مغناطيسي. ويتكون كل المواد مع الذرات التي تتكون من الإلكترونات والبروتونات. عندما تصبح الحقول المغناطيسية الحالية، سواء كانت ثابتة أو بالتناوب، فإنه يؤثر على حركة المواد المشحونة. وهذا ينطبق أيضا على النباتات وجزيئات الماء، مما يؤثر على حالة جزيء داخل الخلايا. في دراسة سابقة، واستخدمت لفائف الكهرومغناطيسيةلتوليد المجالات المغناطيسية نابض، وتم اختيار النباتات Komatsuna "كصاحب 5. في هذه الدراسة، ولدت المغناطيس استخدمت المجالات المغناطيسية الساكنة لإعطاء آثار مماثلة ولكنها مختلفة باعتبارها دراسة التوسع في قوة لورنتز.
تردد المجال المغناطيسي، بدلا من الاستقطاب لها، هو عامل حاسم للإنبات النبات. وقد أشارت دراسات سابقة إلى أن أقصى معدلات الإنبات كانت أعلى بنسبة 20٪ من السيطرة عندما كان تردد المجال المغناطيسي ما يقرب من 10 هرتز. عندما تم إزالة الميدان بطريقة رجعية، وكان معدل النمو انخفضت قيمته 5. الحقول المغناطيسية الساكنة يكون لها تأثير كبير على نمو 6-8 الأولي، في المقام الأول على إنبات 6 و الجذر نمو 7.
في هذه الدراسة، كنا مغناطيس ثابت إلى دراسة إمكانية تنظيم نمو النباتات الزراعية باستخدام المجالات المغناطيسية. على وجه الخصوص، ونحن تهدف إلى دetermine ما إذا كانت الظروف معينة من تطبيق المجال المغناطيسي يمكن أن يزيد من معدلات النمو إلى مستويات أعلى من تلك المذكورة في الأدب. وعلاوة على ذلك، إذا كان الإنبات الأولى من النباتات ويمكن زيادة بنجاح باستخدام مجال مغناطيسي، واستخدام الأسمدة الكيماوية يمكن تجنبها.
Protocol
Representative Results
Discussion
في جميع الأحوال، ينبغي تطبيق المغناطيس تحت طبق بتري. بحثت هذه الدراسة تأثير المجالات المغناطيسية على معدل نمو بذور العديد من الأنواع الزراعية، مع التركيز على حديقة بلسم كممثل للنباتات الزراعية. على سبيل المثال، تم تنفيذ تلطيخ تويولين على حديقة بلسم لتقييم التغيرات …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study received supported from the National Research Foundation of Korea (NRF) (2011-0012728). A poster presenting this study was awarded the Best Poster Award by the Korean Society of Applied Biological Sciences (KSABC).
Materials
| Static magnets | JIM | N/A | 2000Gauss |
| 2% horse serum/1% bovine serum albumin/0.1% Triton X-100 | Sigma-Aldrich | Merged with 55514 | Blocking buffer |
| Primary antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-8035 | a-Tubulin |
| Secondary antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-2010 | FITC-conjugated anti-mouse IgG |
| time lapse photographic techniques | Manually controlled | N/A | ISO value 400 & aperture F 3.2 |
| Sony Vegas Pro 13.0 | Sony | N/A | N/A |
Riferimenti
- Martin, F. W. In vitro measurement of pollen tube growth inhibition. Plant Physiol. 49, 924-925 (1972).
- Pfahler, P. L. In vitro germination characteristics of maize pollen to detect biological activity of environmental pollutants. Environ Health Perspect. 37, 125-132 (1981).
- Yao, Z., Tan, X., Du, H., Luo, B., Liu, Z. A high-current microwave ion source with permanent magnet and its beam emittance measurement. Rev Sci Instrum. 79, 073304 (2008).
- Hendrickson, C. L., Drader, J. J., Laude, D. A., Guan, S., Marshall, A. G. Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry in a 20 T resistive magnet. Rapid Commun Mass Spectrom. 10, 1829-1832 (1996).
- Namba, K., Sasao, A., Shibusawa, S. EFFECT OF MAGNETIC FIELD ON GERMINATION AND PLANT GROWTH. Acta Hort. 399, 143-148 (1995).
- Hirota, N., Nakagawa, J., Kitazawa, K. Effects of a magnetic field on the germination of plants. Journals of Applied Physics. 85, 5717-5719 (1999).
- Penuelas, J., Llusia, J., Martinez, B., Fontcuberta, J. Diamagnetic Susceptibility and Root Growth Responses to Magnetic Fields in Lens culinaris, Glycine soja, and Triticum aestivum. Electromagnetic Biology and Medicine. 23, 97-112 (2004).
- Carbonell, M. V., Martinez, E., Amaya, J. M. Stimulation of germination in rice (Oryza Sativa L.) by a static magnetic field. Electro- and Magnetobiology. 19, 121-128 (2000).
- Oakley, R. V., Wang, Y. S., Ramakrishna, W., Harding, S. A., Tsai, C. J. Differential expansion and expression of alpha- and beta-tubulin gene families in Populus. Plant Physiol. 145, 961-973 (2007).
- Hoson, T., Matsumoto, S., Soga, K., Wakabayashi, K. Cortical microtubules are responsible for gravity resistance in plants. Plant Signal Behav. 5, 752-754 (2010).
- Kim, S., Im, W. Static magnetic fields inhibit proliferation and disperse subcellular localization of gamma complex protein3 in cultured C2C12 myoblast cells. Cell Biochem Biophys. 57, 1-8 (2010).
- Benjamini, Y. Opening the Box of a Boxplot. The American Statistician. 42, 257-262 (1988).
