שימוש במערכות אירופוניות להפצת כליות של קנאביס
Summary
פרוטוקול זה נועד לספק מידע הדרכה עבור הפצת כלת של קנאביס סאטיבה L. על ידי יישום מערכות aeroponic. השיטה המתוארת כאן כוללת את כל האספקה והפרוטוקולים הדרושים כדי לשחזר בהצלחה תכונות מורפולוגיות וכימיות רצויות בסוג הקנאביס.
Abstract
פרוטוקול זה מתאר את התקינה של טכניקת התפשטות כלתות יעילה של קנבוס על ידי שימוש במערכות האווירופוניות. גזרי ירי ראשוניים נקטעו משני זני קנבוס, בשם “יין דובדבן” ו “אדום רובין” (17-20% w / w CBD), ששימשו כ’צמח אם ‘. מבשר עזר (חומצה indole-3-butyric) הוחל כדי לעורר התפתחות השורש בחלק הבסיסי של חתכים excised לפני המיקום במערכת. החתכים הוטעו קלות עם פתרון הערפל התזונתי כל שלושה ימים כדי לספק תמיכה תזונתית שכן הפתרון מכיל את המקרונוטריאנטים החיוניים, כולל חנקן, זרחן ואשלגן. מאגר המים של המערכת האווירופונית שמר על טווח pH בין 5.0-6.0 וטמפרטורת מים בין 20-22 מעלות צלזיוס. משאבת מים צוללת שימשה להעברת מים לחיתוך. חיתוך קצה לירות סופקו עם 24 שעות של אור ליום במשך 10 ימים עד התפתחות השורש התרחשה, שבו חתכים מושרשים הושתלו למטרות מחקר. מערכות aeroponic אלה הוכיחו לייצר תוצאות רצויות עבור התפשטות קנאביס . השיטה המתוארת כאן מקלה על אילוצי זמן פוטנציאליים הנובעים משיטות מסורתיות כדי לאפשר אמצעים יעילים יותר להתפשטות א-מינית של קנאביס.
Introduction
קנאביס סאטיבה ל’ הוא צמח פורח שנתי, דיוצ’י, המסווג במשפחה קנבסאיי. קנבינואידים, המיוצרים בעיקר בתוך טריכומים בלוטות הממוקם על השכבה האפידרמית החיצונית של רקמות bract על תפרחות הנשיות1, הופכים לנושא מחקר פופולרי יותר ויותר, בעיקר בשל תכונות מרפא מוכרים בהדרגה שלהם. קנבידיול (CBD) הוא הקנבינואיד השני הבולט ביותר שנמצא בקנביס לאחר Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) ומיוחס לשורה של יתרונות רפואיים, כולל תכונות מזיקות2, תכונות נגד התקפים3, תכונות נוגדות דיכאון4, הפחתת הסיכון לסוכרת5, וטיפול בהפרעות שינה שונות6. בשל היתרונות הבריאותיים הרבים הקשורים למטבוליטים של צמח הקנאביס, יש ביקוש גובר לייצור בקנה מידה מסחרי7. כדי לענות על דרישה זו, שיטות הטיפוח משתפרות כל הזמן ומומצאות מחדש כדי לספק ללא הרף חומר צמחי עקבי ואיכותי לתעשיית הקנאביס המתפתחת.
התפשטות של קנאביס ניתן להקל בשתי דרכים: רבייה מינית או א-מינית. דוגמה לרבייה מינית היא האבקת ביצות נקביות עם אבקה מדבנים של זכר וכתוצאה מכך זרע שניתן לנבוט. נביטת זרעים היא שיטת גידול אמינה ששימשה למטרות גידול וטיפוח בה נבחרות תכונות פנוטיפיות רצויות בשורות ההורים כדי לשפר את איכות צמחי הקנאביס הצאצאים, כולל תכונות כגון עמידות לבצורת, עמידות בפני חרקים, תשואה מוגברת ועוצמה מוגברת8 . עם זאת, האבקה צולבת לא מכוונת היא סיכון מובנה בעת ביצוע רבייה מינית, גרימת צאצאים לא רצויים, מה שמוביל לאובדן פוטנציאלי של תכונות רצויות או מבוא של תכונות לא רצויות. דוגמה להאבקה לא מכוונת זו מודגשת על ידי מגדלי קנבוס המקבלים זרעי קנבוס מואבקים עם אבקה המייצרת THC וכתוצאה מכך הפסד כלכלי משמעותי בשל הצמחים שאינם תואמים (>0.3% בסך THC w / w)9. בנוסף, כדי ליצור יבול המורכב מנקבות בלבד, זרע נשי חייב להיזרע במקום זרע לא נשי, אשר יכול להוביל הרמפרודיטיות ותכונות לא רצויות אחרות המובילות לאובדן כלכלי. כדי להתגבר על המגבלה של רבייה מינית של קנאביס, רבייה א-מינית כבר נהוגה באופן נרחב במודלים ייצור מסחרי של תעשיית הקנאביס10.
רבייה א-מינית של קנאביס דורשת רק צמח אחד, המאפשר כפל של גנוטיפ אחד המאפשר ייצור מסחרי של צמחים הנושאים תכונות אגרונומיות ותרופות רצויות. צורה נפוצה של רבייה א-מינית של קנאביס היא לחתוך ולהכניס חלקים קטנים של צמח נקבה לתוך מצע ללא אדמה11 אשר מכוסה על ידי כיפת לחות כדי לגרום להיווצרות שורש. למרות ששיטה זו הוכחה כמוצלחת, חיסרון נפוץ הוא הצטברות של רמת לחות גבוהה (בדרך כלל 80% ומעלה) בתוך הכיפה, ומספקת סביבת צמיחה אידיאלית לפתוגנים פטרייתיים, אשר יכול להיות מזיק לחיתוך חדש, רגיש. צורה נוספת של התפשטות א-מינית היא מיקרו-פרופגציה באמצעות תרבית רקמות, שבה טכניקות סטריליות מאפשרות הפצה של חרקים, חיידקים וחומר צמחי קנאביס ללא וירוסים בחלל מוגבל12. תהליך זה, לעומת זאת, הוא יקר, זמן רב ודורש טכנאי מעבדה מיומנים אשר בדרך כלל אינם נגישים למתקני קנאביס בקנה מידה גדול.
מעט מאוד דוחות מחקר שפורסמו קיימים על התפשטות כלנית של קנאביס. על מנת לספק בסיס להבנת רבייה א-מינית של קנאביס למטרות מחקר וייצור תעשייתי, מחקר זה נועד להדגים את הקלות והנגישות של שימוש במערכות האווירופוניות להפצת כליות של קנאביס. מערכות אווירופוניות אידיאליות להפצה א-מינית של קנאביס, ומספקות בעקביות מים עשירים בחומרים מזינים לחיתוך, גורמות להיווצרות שורשים מוקדמת בזמן, ומאפשרות לצמח להישמר ללא הגבלת זמן במידת הצורך.
Protocol
Representative Results
Discussion
עם הביקוש הגובר לצמחי קנאביס עם תוכן קנבינואידים עקבי, שיטות שונות להפצת כליות נוצלו בתעשיית הקנאביס . ההתפשטות הא-מינית מראה מספר יתרונות על פני שיטות מיניות לייצור בקנה מידה גדול ועקבי. מערכת התפשטות האווירופונית היא גרסה מותאמת של מערכת הידרופונית המשתמשת בערפל מים עשיר בחומ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי המכון לחקר הקנאביס באוניברסיטת קולורדו סטייט-פואבלו ומשרד המדע וה- ICT (2021-DD-UP-0379), ובעיר צ’ונצ’און (קנבוס מו”פ ותיעוש, 2020-2021), המחברים גם רוצים להודות לג’סטין הנדרסון ב- Summit CBD על התרומה הנדיבה לזרעי “יין דובדבן”.
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 |
References
- ElSohly, M. A., Radwan, M. M., Gul, W., Chandra, S., Galal, A. Phytochemistry of Cannabis sativa L. Progress in the Chemistry of Organic Natural Products. 103, 1-36 (2017).
- Cunetti, L., et al. Chronic pain treatment with cannabidiol in kidney transplant patients in Uruguay. Transplantation Proceedings. 50 (2), 461-464 (2018).
- Hausman-Kedem, M., Menascu, S., Kramer, U. Efficacy of CBD-enriched medical cannabis for treatment of refractory epilepsy in children and adolescents – An observational, longitudinal study. Brain & Development. 40 (7), 544-551 (2018).
- Linge, R., et al. Cannabidiol induces rapid-acting antidepressant-like effects and enhances cortical 5-HT/glutamate neurotransmission: role of 5-HT1A receptors. Neuropharmacology. 103, 16-26 (2016).
- Lehmann, C., et al. Experimental cannabidiol treatment reduces early pancreatic inflammation in type 1 diabetes. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 64 (4), 655-662 (2016).
- Shannon, S., Lewis, N., Lee, H., Hughes, S. Cannabidiol in anxiety and sleep: A large case series. The Permanente Journal. 23, 18-41 (2019).
- Russo, E. B. History of cannabis and its preparations in saga, science, and sobriquet. Chemistry & Biodiversity. 4 (8), 1614-1648 (2007).
- Vera, C. L., Hanks, A. Hemp production in Western Canada. Journal of Industrial Hemp. 9 (2), 79-86 (2004).
- . Hot hemp: How high THC levels can ruin a legal hemp harvest Available from: https://www.westword.com/marijuana/hot-hemp-how-high-thc-levels-can-ruin-a-legal-hemp-harvest-9963683 (2018)
- 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).
- Caplan, D., Dixon, M., Zheng, Y. Optimal rate of organic fertilizer during the flowering stage for Cannabis grown in two coir-based substrates. HortScience. 52 (12), 1796 (2017).
- Monthony, A. S., Page, S. R., Hesami, M., Jones, A. M. P. The past, present and future of Cannabis sativa tissue culture. Plants (Basel). 10 (1), 185 (2021).
- Clarke, R. C., Merlin, M. D. Cannabis domestication, breeding history, present-day genetic diversity, and future prospects. Critical Reviews in Plant Sciences. 35 (5-6), 293-327 (2016).
