Einsatz aeroponischer Systeme für die klonale Vermehrung von Cannabis

Summary

Dieses Protokoll wurde entwickelt, um Anleitungsinformationen für die klonale Vermehrung von Cannabis sativa L. durch die Implementierung aeroponischer Systeme bereitzustellen. Die hier beschriebene Methode umfasst alle notwendigen Vorräte und Protokolle, um wünschenswerte morphologische und chemische Eigenschaften in der Gattung Cannabis erfolgreich zu reproduzieren.

Abstract

Dieses Protokoll beschreibt die Standardisierung einer effizienten klonalen Vermehrungstechnik von Hanf unter Verwendung aeroponischer Systeme. Primäre Triebstecklinge wurden aus zwei Hanfsorten namens “Cherry Wine” und “Red Robin” (17-20% mit CBD) herausgeschnitten, die als “Mutterpflanze” dienten. Eine Auxin-Vorstufe (Indol-3-Buttersäure) wurde aufgetragen, um die Wurzelentwicklung im basalen Teil der ausgeschnittenen Stecklinge vor dem Einsetzen in das System zu stimulieren. Stecklinge wurden alle drei Tage leicht mit der Nährnebellösung besprüht, um die Ernährung zu unterstützen, da die Lösung die essentiellen Makronährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium enthält. Das Wasserreservoir des aeroponischen Systems hielt einen pH-Bereich zwischen 5,0-6,0 und eine Wassertemperatur zwischen 20-22 ° C aufrecht. Eine Tauchwasserpumpe wurde verwendet, um Wasser zu den Stecklingen zu liefern. Die Triebspitzenschnitte wurden 10 Tage lang mit 24 h Licht pro Tag versorgt, bis die Wurzelentwicklung stattfand, auf die die bewurzelten Stecklinge zu Forschungszwecken transplantiert wurden. Diese aeroponischen Systeme haben sich als wünschenswerte Ergebnisse für die Cannabisvermehrung erwiesen. Die hier beschriebene Methode lindert potenzielle Zeitbeschränkungen, die sich aus traditionellen Methoden ergeben, um ein effizienteres Mittel für die asexuelle Vermehrung von Cannabis zu ermöglichen.

Introduction

Cannabis sativa L. ist eine einjährige, zweihäusige, blühende Pflanze aus der Familie der Cannabaceae. Cannabinoide, die vorwiegend in Drüsentrichomen auf der äußeren epidermalen Schicht von Hochblattgeweben an weiblichen ^{Blütenständen1} produziert werden, werden vor allem aufgrund ihrer zunehmend anerkannten medizinischen Eigenschaften zu einem immer beliebteren Forschungsthema. Cannabidiol (CBD) ist nach Δ9-Tetrahydrocannabinol (THC) das zweithäufigste Cannabinoid in Cannabis und wird einer Vielzahl von medizinischen Vorteilen zugeschrieben, darunter analgetische ^{Eigenschaften2}, Anti-Krampf-Eigenschaften3, antidepressive ^{Eigenschaften4}, Verringerung des Diabetesrisikos5 und Behandlung verschiedener Schlafstörungen6. Aufgrund der Vielzahl von gesundheitlichen Vorteilen, die mit den Metaboliten der Cannabispflanze verbunden sind, besteht eine wachsende Nachfrage nach ihrer kommerziellen ^Produktion7. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, werden die Anbaumethoden ständig verbessert und neu erfunden, um der aufstrebenden Cannabisindustrie kontinuierlich konsistentes, hochwertiges Pflanzenmaterial zu liefern.

Die Vermehrung von Cannabis kann auf zwei Arten erleichtert werden: sexuelle oder asexuelle Fortpflanzung. Ein Beispiel für sexuelle Fortpflanzung ist die Bestäubung einer weiblichen Eizelle mit Pollen aus den Staubblättern eines Männchens, was zu einem Samen führt, der gekeimt werden kann. Die Samenkeimung ist eine zuverlässige Anbaumethode, die für Züchtungs- und Kultivierungszwecke verwendet wurde, bei der wünschenswerte phänotypische Merkmale in den Elternlinien ausgewählt werden, um die Qualität der Nachkommen zu verbessern Cannabispflanzen , einschließlich Merkmalen wie Trockenheitstoleranz, Insektenresistenz, erhöhtem Ertrag und erhöhter ^Potenz8 . Unbeabsichtigte Fremdbestäubung ist jedoch ein inhärentes Risiko bei der sexuellen Fortpflanzung und verursacht unerwünschte Nachkommen, was zum potenziellen Verlust wünschenswerter Merkmale oder zur Einführung unerwünschter Merkmale führt. Ein Beispiel für diese unbeabsichtigte Bestäubung wird durch Hanfzüchter hervorgehoben, die Hanfsamen erhalten, die mit THC-produzierendem Pollen bestäubt wurden, was zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten aufgrund der nicht konformen Pflanzen führt (>0,3% Gesamt-THC w/w)⁹. Um eine Ernte zu erzeugen, die nur aus Weibchen besteht, muss außerdem ein feminisierter Samen anstelle eines nicht feminisierten Samens ausgesät werden, was zu Hermaphroditismus und anderen unerwünschten Merkmalen führen kann, die zu wirtschaftlichem Verlust führen. Um die Einschränkung der sexuellen Fortpflanzung von Cannabis zu überwinden, wurde die asexuelle Fortpflanzung in kommerziellen Produktionsmodellen der Cannabisindustrie umfassend ^{praktiziert10}.

Die asexuelle Fortpflanzung von Cannabis erfordert nur eine einzige Pflanze, was die Vermehrung eines einzigen Genotyps ermöglicht, der die kommerzielle Produktion von Pflanzen mit wünschenswerten agronomischen und pharmazeutischen Eigenschaften ermöglicht. Eine häufige Form der asexuellen Cannabis-Fortpflanzung besteht darin, kleine Teile einer weiblichen Pflanze zu schneiden und in ein erdloses ^Substrat11 einzufügen, das von einer Feuchtigkeitskuppel bedeckt ist, um die Wurzelbildung zu induzieren. Obwohl sich diese Methode als erfolgreich erwiesen hat, ist ein häufiger Nachteil die Ansammlung einer hohen Luftfeuchtigkeit (normalerweise 80% oder höher) in der Kuppel, die eine ideale Wachstumsumgebung für pilzliche Krankheitserreger bietet, die für neue, empfindliche Stecklinge schädlich sein können. Eine weitere Form der asexuellen Vermehrung ist die Mikrovermehrung mittels Gewebekultur, bei der sterile Techniken die Vermehrung von insekten-, mikroben- und virusfreiem Cannabispflanzenmaterial auf begrenztem Raum ^{ermöglichen12}. Dieser Prozess ist jedoch teuer, zeitaufwendig und erfordert ausgebildete Labortechniker, die für große Cannabisanlagen im Allgemeinen nicht zugänglich sind.

Es gibt nur sehr wenige veröffentlichte Forschungsberichte über die klonale Vermehrung von Cannabis. Um eine Grundlage für das Verständnis der asexuellen Fortpflanzung von Cannabis für Forschungszwecke und die industrielle Produktion zu schaffen, zielte diese Studie darauf ab, die Leichtigkeit und Zugänglichkeit des Einsatzes aeroponischer Systeme für die klonale Vermehrung von Cannabis zu demonstrieren. Aeroponische Systeme sind ideal für die asexuelle Vermehrung von Cannabis, indem sie die Stecklinge konsequent mit nährstoffreichem Wasser versorgen, rechtzeitig eine frühe Wurzelbildung induzieren und es ermöglichen, dass eine Pflanze bei Bedarf auf unbestimmte Zeit erhalten bleibt.

Protocol

1. Erzeugung einer Mutterpflanze zur klonalen Vermehrung Wählen Sie eine gesunde, weibliche Mutterpflanze, die wünschenswerte morphologische und chemische Eigenschaften aufweist, die für ihre beabsichtigte Verwendung spezifisch sind. Lassen Sie die Mutterpflanze die geeignete Größe (etwa 25 reife Triebe) für die klonale Vermehrung (d. H. Stecklinge) erreichen. Lassen Sie die Mutterpflanzen im vegetativen Wachstumsstadium (hell: dunkel = 18 h:6 h) bleiben, um das Triebw…

Representative Results

Um die Effizienz des beschriebenen aeroponischen Systems zu validieren, wurden insgesamt 10 bzw. 12 gesunde 14 cm lange Triebe aus den Mutterpflanzen “Kirschwein” bzw. “Rotkehlchen” entnommen (Abbildung 1A,B). Nach dem Eintauchen in das Rooting-Induktionsmedium wurden die Klone in das System eingebracht (Abbildung 2A). Der Aufbau und Betrieb eines aeroponischen Systems ist in Abbildung 2A schematisch dargestellt.</p…

Discussion

Mit der steigenden Nachfrage nach Cannabispflanzen mit konstantem Cannabinoidgehalt wurden in der Cannabisindustrie verschiedene klonale Vermehrungsmethoden genutzt. Die asexuelle Vermehrung zeigt mehrere Vorteile gegenüber sexuellen Methoden für eine groß angelegte, konsistente Produktion. Ein aeroponisches Vermehrungssystem ist eine modifizierte Version eines hydroponischen Systems, das einen belüfteten nährstoffreichen Wassernebel verwendet, um eine schnelle Wurzelentwicklung zu ermöglichen. Da…

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