استخدام أنظمة Aeroponic لنشر كلونال من القنب
Summary
تم تصميم هذا البروتوكول لتوفير معلومات تعليمية لنشر كلونال القنب ساتيفا L. من خلال تنفيذ النظم aeroponic. الطريقة الموصوفة هنا تشمل جميع الإمدادات والبروتوكولات اللازمة لإعادة إنتاج بنجاح الخصائص المورفولوجية والكيميائية المرغوبة في جنس القنب.
Abstract
يصف هذا البروتوكول توحيد تقنية الانتشار اللاستنساخي الفعالة للقنب باستخدام الأنظمة الأيروبونيكية. تم استئصال قصاصات التصوير الأولية من نوعين من القنب ، واسمهما “نبيذ الكرز” و “Red Robin” (17-20٪ ث / ث CBD) ، التي كانت بمثابة “النبات الأم”. تم تطبيق سلائف أوشين (حمض الاندول-3-بوتيريك) لتحفيز نمو الجذر في الجزء القاعدي من القطع المقتطعة قبل وضعها في النظام. تم ضباب القطع بخفة مع محلول الضباب الغذائي كل ثلاثة أيام لتوفير الدعم الغذائي حيث يحتوي الحل على المغذيات الكبيرة الأساسية ، بما في ذلك النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. حافظ خزان مياه النظام الهوائي على نطاق درجة الحموضة بين 5.0-6.0 ودرجة حرارة المياه بين 20-22 درجة مئوية. واستخدمت مضخة مياه غاطسة لتوصيل المياه إلى القطع. تم تزويد قصاصات طرف التصوير ب 24 ساعة من الضوء يوميا لمدة 10 أيام حتى حدث تطور الجذر ، والتي تم زرع القطع المتجذرة لأغراض البحث. وقد أثبتت هذه النظم الأيروبونية أنها تولد نتائج مرغوبة لنشر القنب . الأسلوب الموصوف هنا يخفف من القيود الزمنية المحتملة التي تنشأ عن الأساليب التقليدية للسماح لوسائل أكثر كفاءة لنشر اللاجنسي القنب.
Introduction
القنب ساتيفا L. هو سنوي، ثنائي، نبات المزهرة تصنف في Cannabaceae الأسرة. القنب، التي تنتج في الغالب داخل trichomes الغدية تقع على طبقة البشرة الخارجية من الأنسجة bract على inflorescences الإناث1، أصبحت موضوعا بحثيا شعبية متزايدة، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى خصائصها الطبية المعترف بها تدريجيا. القنب (CBD) هو ثاني أبرز القنب وجدت في القنب بعد Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) ويعزى إلى مجموعة من الفوائد الطبية, بما في ذلك خصائص مسكن2, خصائص مضادة للنوبات3, خصائص مضادة للاكتئاب4, الحد من خطر مرض السكري5, وعلاج اضطرابات النوم المختلفة6. نظرا لتعدد الفوائد الصحية المرتبطة المستقلبات من نبات القنب، وهناك طلب متزايد لإنتاجه على نطاق تجاري7. ولمقابلة هذا الطلب، يجري باستمرار تحسين أساليب الزراعة وإعادة اختراعها لتوفير مواد نباتية متسقة وعالية الجودة باستمرار لصناعة القنب الناشئة.
ويمكن تيسير انتشار القنب بطريقتين: الإنجاب الجنسي أو اللاجنسي. مثال على التكاثر الجنسي هو تلقيح البويضة الأنثوية بحبوب اللقاح من ستامين الذكر مما يؤدي إلى بذرة يمكن أن تنبت. إنبات البذور هو أسلوب زراعة موثوق به تم استخدامه لأغراض التربية والزراعة حيث يتم اختيار الصفات الظاهرية المرغوبة في الخطوط الأبوية لتحسين جودة نباتات القنب الذرية ، بما في ذلك سمات مثل تحمل الجفاف ومقاومة الحشرات وزيادة الغلة وزيادة الفعالية8 . ومع ذلك ، فإن التلقيح المتبادل غير المقصود هو خطر كامن عند إجراء الإنجاب الجنسي ، مما يسبب ذرية غير مرغوب فيها ، مما يؤدي إلى فقدان محتمل للسمات المرغوبة أو إدخال الصفات غير المرغوب فيها. ويبرز مثال على هذا التلقيح غير المقصود من قبل مزارعي القنب الذين يتلقون بذور القنب الملقحة بحبوب اللقاح المنتجة ل THC مما يؤدي إلى خسارة اقتصادية كبيرة بسبب النباتات غير المتوافقة (>0.3٪ إجمالي THC w/w)9. بالإضافة إلى ذلك ، لتوليد محصول يتكون من الإناث فقط ، يجب زرع بذرة أنثوية بدلا من بذور غير أنثوية ، مما قد يؤدي إلى التهاب الهرمافروديتيز وغيرها من الصفات غير المرغوب فيها مما يؤدي إلى خسارة اقتصادية. للتغلب على الحد من التكاثر الجنسي للقنب، وقد مارست على نطاق واسع التكاثر اللاجنسي في نماذج الإنتاج التجاري لصناعة القنب10.
لا يتطلب التكاثر الجنسي للقنب سوى نبات واحد ، مما يسمح بتكاثر نمط وراثي واحد يسمح بالإنتاج التجاري للنباتات التي تحمل سمات زراعية ودوائية مرغوبة. شكل شائع من أشكال تكاثر القنب اللاجنسي هو قطع وإدراج أجزاء صغيرة من نبات أنثى في الركيزة الخالية من التربة11 التي تغطيها قبة الرطوبة للحث على تكوين الجذر. على الرغم من أن هذه الطريقة قد أثبتت نجاحها ، إلا أن العيب الشائع هو تراكم مستوى عال من الرطوبة (عادة 80٪ أو أعلى) داخل القبة ، مما يوفر بيئة نمو مثالية لمسببات الأمراض الفطرية ، والتي يمكن أن تكون ضارة بالقطع الجديدة الحساسة. وثمة شكل آخر من أشكال الانتشار اللاجنسية هو التكاثر الدقيق باستخدام زراعة الأنسجة، حيث تسمح التقنيات العقيمة بنشر مواد نبات القنب الخالية من الحشرات والميكروبات والفيروسات في مساحة محدودة12. غير أن هذه العملية مكلفة وتستغرق وقتا طويلا وتتطلب فنيين مختبريين مدربين يتعذر الوصول إليهم عموما بالنسبة لمرافق القنب الواسعة النطاق.
ولا يوجد سوى عدد قليل جدا من التقارير البحثية المنشورة عن الانتشار اللاستنساخي للقنب. ومن أجل توفير أساس لفهم التكاثر اللاجنسية للقنب لأغراض البحث والإنتاج الصناعي، تهدف هذه الدراسة إلى إثبات سهولة وإمكانية الحصول على استخدام النظم الأيروبونية لنشر القنب بشكل شبهي. تعد الأنظمة Aeroponic مثالية لنشر القنب اللاجنسية ، حيث تزود باستمرار المياه الغنية بالمغذيات للقطع ، مما يؤدي إلى تكوين الجذر المبكر في الوقت المناسب ، والسماح بالحفاظ على النبات إلى أجل غير مسمى إذا لزم الأمر.
Protocol
Representative Results
Discussion
ومع تزايد الطلب على نباتات القنب ذات المحتوى المتسق من القنب، استغلت أساليب مختلفة للنشر اللاستنساخي في صناعة القنب . يظهر الانتشار اللاجنسية العديد من المزايا على الطرق الجنسية للإنتاج على نطاق واسع ومتسق. نظام الانتشار aeroponic هو نسخة معدلة من نظام الزراعة المائية التي تستخدم ض?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعم هذا البحث معهد أبحاث القنب في جامعة ولاية كولورادو- بويبلو ووزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (2021-DD-UP-0379)، ومدينة تشونشيون (القنب R&D والتصنيع، 2020-2021)، كما يرغب المؤلفون في شكر جاستن هندرسون في قمة CBD على التبرع السخي لبذور “نبيذ الكرز”.
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).
