На г растения: Купить комнатные растения и цветы в ОБИ

Цветы с ушами. Могут ли растения слышать? А «говорить»? Израильские ученые получили интересные данные на этот счет

Растем под музыку

Опылителей растения привлекают приятным запахом за счет летучих химических веществ, тем же способом справляются с паразитами. К примеру, маис, зараженный личинками совки, испускает терпеноиды, привлекающие паразитических пчел — врагов личинок. Огурцы и яблоки, пораженные паутинным клещом, выделяют соединения, привлекающие клещей-хищников, чтобы те дали отпор вредителям. Деревья могут обмениваться друг с другом углеродом с помощью «грибного интернета» — эктомикоризы, оплетающей их корни и способной разрастись на площади во много километров. 

Почему бы им в таком случае не уметь реагировать на звуки? Теоретически это возможно. Кроме того, издавать звук энергетически дешевле, чем передавать сигналы химически. Неужели растения просто освоили более сложный вид коммуникации, не попробовав чего-то попроще?

Подобные гипотезы восходят к дебатам биологов конца XIX века о том, «умнее» ли растения, чем нам кажется, реагируют ли они на сигналы подобно животным и можно ли говорить о каком-либо поведении у флоры. Возможно, с легкой руки бенгальского ученого-энциклопедиста того времени Джагдиша Боса, считавшего, что растения чувствуют боль и эмоции, появились городские легенды о способности фикуса на вашем подоконнике различать человеческий голос или лучше расти под классическую музыку.

Любовь растений к определенным жанрам музыки пока никак не доказана, но известно, что определенная связь между звуками и процессами в растениях все же существует. Недавно ученые выяснили, что звук на частоте в 1 килогерц, испускаемый в течение одного часа на расстоянии 20 сантиметров от растения, способствуют делению его каллусных клеток (аналог стволовых клеток у растений) и повышает активность защитных ферментов и гормонов. Другие эксперименты  продемонстрировали, что урожайность шпината, хлопка, риса и пшеницы увеличивается на 5—20%, если растения «слушают» громкие звуки по три часа в течение нескольких дней. Но могут ли растения реагировать на звуки еще быстрее? Это взялась выяснить группа ботаников и инженеров из Тель-Авивского университета.

Как не имеющий уши что-то услышит

Ученые рассудили просто: главные партнеры растений — опылители, о приближении многих из которых можно узнать только по жужжанию их крыльев. Растения стараются привлечь их сладким нектаром, но постоянно держать нектар сладким невыгодно: он может испортиться, в нем заведутся бактерии и, наконец, случайные любители поесть сладкого могут добраться до цветка раньше полезных насекомых. Что если растения могут усиливать сладость нектара, заслышав приближение опылителя?

Это и проверили в экспериментах с ослинником (Oenothera drummondii) — многолетним травянистым растением с небольшими желтыми цветами. В четырех испытаниях участвовало 667 растений. Их поделили на несколько экспериментальных групп.

Первая росла летом в естественной среде. Им давали в течении 30 секунд послушать тишину (никакого звука), затем включали звуковой сигнал, интенсивность которого росла от 50 до 1000 Гц, и таким образом проверяли почти все звуки, которые могут сопровождать полет опылителей. Затем включали высокий звук (158-160 кГц), который находится за пределами возможностей насекомых. Вторая группа росла летом, но уже в помещении и слушала кроме тишины и двух звуков еще и запись жужжания пчелы, с пиком на уровне 200—500 Гц.

Третью вырастили осенью, и помимо контрольных высоких и низких звуков она слушала еще один, «средний», на частоте 34-35 кГц. А для того, чтобы уточнить участие в «слухе» цветка, эту же группу проверили точно так же еще раз, но спрятав цветок в стеклянную колбу, выложенную звукопоглощающим материалом. Последняя группа тоже слушала звуки трех видов, но выращивали ее весной.

Из цветков до эксперимента извлекали нектар и измеряли уровень его сахара, затем немедленно давали послушать один из трех звуков, а еще три минуты спустя снова измеряли уровень сахара в их нектаре.

Выяснилось, что концентрация сахара в нектаре растений, которые слышали пчел или эквивалентный их жужжанию звук, была на 20% выше, чем у тех, кто слышал слишком высокие звуки или слушал тишину.

Как изменялось содержание сахара в нектаре ослинника после того, как растению давали послушать различные звуки. Marine Veits et al. / biorXiv

Также исследователям удалось зафиксировать и мелкую вибрацию цветов, причем только в ответ на жужжание пчелы либо звук аналогичной частоты. В ответ на более высокие или низкие звуки цветы не вибрировали. Также они оставались в спокойном состоянии, когда цветок накрывали стеклянным куполом, следовательно, «ушами» растения можно считать его цветы.

«Это снова показывает, что растения могут вести себя очень похоже на животных», — прокомментировала этот результат изданию The Atlanting Хайди Аппель из Университета Толедо, тоже изучающая реакцию растений на вибрации. При этом она подчеркнула, что эксперименты имитировали естественные условия, в которых растениям приходится слушать именно насекомых, а не симфонии или звуки бензопилы. У способности слушать появляется ясный эволюционный смысл.

Но дальше начинаются сплошные вопросы. Если цветы и есть «уши» растений, то как и куда они передают звуковые колебания? Какие химические процессы запускаются после этого в растении? Три минуты — не слишком ли долго для стремительной пчелы?

По поводу последнего вопроса у исследователей есть предположение. В природе ослинник растет группами, так что, пока пчела занята на одном цветке, остальные могут ее «услышать» и подготовиться, став вкуснее. А поскольку пчелы посещают за один полет несколько цветов, такая стратегия выглядит вполне оправданно.

Может, они еще и говорить умеют?

Чтобы проверить, могут ли растения сами издавать звуки, та же группа ученых сконструировала немудреную систему из горшка с растением и двух микрофонов в звукоизолированных куполах. Роль испытуемых взяли на себя кусты табака и томата. И тот и другой записывали в трех состояниях: здоровом, с недостатком влаги и надрезанном. В каждом эксперименте участвовало по три растения, реакции которых записывали в течение нескольких часов. На всякий случай записывали и пустой горшок.

Аппаратура зафиксировала отдельные ультразвуковые щелчки в исполнении растений — слишком короткие, чтобы люди их услышали, но, тем не менее, довольно отчетливые. На расстоянии около 8 сантиметров громкость щелчков достигала 60 децибел, что эквивалентно разговору между людьми.

Сухой томат издавал в час около 35 щелчков, табак — около 11. То же самое с подрезанными растениями: томат щелкал 25 раз в час, табак — 15. Целые же и хорошо политые растения, судя по всему, сыто молчали — издавали меньше одного звука в час. Пустой горшок предсказуемо безмолвствовал.

Число звуков, которые издали сухой томат (красный), сухой табак (серый), подрезанный томат (песочный) и подрезанный томат (черный) по сравнению с пустым горшком (pot), контрольными растениями (neighbor-) и самими собой до эксперимента (self-). Itzhak Khait et al. / biorXiv

Для верности исследователи натренировали алгоритм машинного обучения на данных своих наблюдений, чтобы тот «на слух» отличал эти растения в разных состояниях. Алгоритм с 70-процентной точностью определял, имеет ли он дело с сухим томатом, подрезанным табаком или хорошо политым растением.

Как считают ученые, им впервые удалось показать, что растения издают звуки, причем, по-видимому, именно во время стресса. Распознать их реально с 3-5 метров, но поскольку звуки очень высокие, то услышать их могут, по-видимому, только летучие мыши и мотыльки — существа, восприимчивые к ультразвуку.

Что же это было? Действительно ли растения вопят о помощи, когда их надрезают или высушивают? С одной стороны, ученым известно явление кавитации — процесса, при котором в ксилеме (основной водопроводящей ткани растения) при высушивании образуются пузырьки воздуха, которые лопаются, вызывая очень тихие вибрации. Тем не менее эти вибрации всегда записывались при подключении микрофона непосредственно к ксилеме, так что неизвестно, слышны ли звуки кавитации на каком-либо расстоянии от растения.

Другие ученые относятся к результатам эксперимента скептически. Один из  собеседников The Atlantic, этолог Рафаэль Севилья, отметил, что «нет никаких признаков того, что хлопки — это специализированные сигналы стресса, а не случайные звуки, возникшие из-за повреждения».

Но даже если эти звуки что-нибудь значат, кто будет их слушать? Кто будет находиться рядом с растением часами, улавливая короткие ультразвуковые щелчки? И что за польза этому слушателю от таких щелчков? Звучат ли все растения? Значит ли это, что лес или цветочная поляна буквально наполнены шумами всевозможных трав, кустов и деревьев? И если да, то кто и зачем будет отфильтровывать в этой какофонии отдельные звуки? Может быть, растения слушают другие растения? Но опять же: для чего?

Израильские ученые, статьи которых пока не были опубликованы в рецензируемом журнале, а доступны только в препринте, уверены, что их результаты могут перевернуть наш взгляд на царство растений, и намерены убедить критиков, повторив эксперименты в природных условиях, а не в теплице, и с животными, чтобы увидеть, реагируют ли они на сигналы сухих и подрезанных кустов. Также не мешало бы проверить, отличаются ли звуки у разных видов растений.

***

Ученые, которым журналист издания The Atlantic показал обе статьи израильских агрономов, в целом с благосклонностью отнеслись к идее того, что растения могут слышать, а вот к их способности говорить — со скепсисом.

Скепсис западных коллег в целом разделяет и Илья Володин, ведущий научный сотрудник лаборатории поведения животных биологического факультета МГУ, который сказал корреспонденту «Чердака», что вопрос о природе записанных учеными звуков остается открытым.

«Я не специалист по звукам растений, но мы регулярно записываем ультразвук от животных и проблемой является сильная фоновая зашумленность в ультразвуковой области. Причем периодически побочный шум возникает из ниоткуда: помещение многократно проверено на ультразвуковой шум — и вдруг во время записи что-то появляется, а потом исчезает», — сказал он.

Фантастической кажется и идея цветка как органа слуха. Людям для этого нужна ушная раковина и барабанная перепонка. Но звук — это колебания воздуха, и улавливать их можно разными способами. У птиц нет ушных раковин, кузнечики слышат лапками, а у змей для этого приспособлена нижняя челюсть. Но все суждения о возможных выгодах от этого умения для растений пока остаются умозрительными.

 Евгения Щербина

Как миллениалы полюбили комнатные растения и кто на этом зарабатывает

Привлечение инвестиций

До весны 2020 года в России отсутствовала прослойка между небольшими локальными брендами комнатных растений и гипермаркетами. Не было компаний, которые, подобно американской The Sill, привлекали венчурные инвестиции и росли на манер IT-стартапа: проверяли гипотезы с небольшим стартовым ассортиментом, а затем масштабировались, отталкиваясь от запроса конечных потребителей.

В начале апреля, в самый разгар пандемии, Анна Калачина и Алексей Аметов запустили интернет-магазин Zammi. К тому моменту Анна уже несколько лет думала о собственном проекте, и когда она рассказала об этом Алексею — оказалось, что они видят концепцию схожим образом.

До Zammi медиаменеджер Аметов не был связан с комнатными растениями. Но ещё до пандемии обратил внимание на эту нишу из-за ощущения, что люди всё сильнее стремятся повысить качество жизни и окружающей среды.

— Кроме того, растения — промежуточная стадия для миллениалов, когда они могут попробовать заботиться о ком-то, и если это будет успешно, следующим шагом завести животное. Сейчас люди в целом боятся брать на себя сразу много ответственности, и эта переходная стадия — очень важная вещь, — добавляет Алексей.

По словам Аметова и Калачиной, найти инвесторов для Zammi оказалось достаточно легко. Сфера комнатных растений ещё не диджитализированна, поэтому выглядит привлекательной для венчурных инвесторов с точки зрения трансформации, особенно после пандемии. Сейчас Zammi поднимает seed-раунд инвестиций: основатели рассчитывают закрыть его в сентябре.

Бизнес-модель проекта устроена так, что партия растений всегда заказывается впрок, затем в течение нескольких недель их пересаживают и адаптируют. Пересадка — стресс для растений, в первые дни могут возникать разные детали — например пятна на листьях, — которые способны напугать неопытных покупателей. Поэтому лучше, чтобы в этом процессе участвовал профессионал. На базе Zammi всегда есть пул пересаженных растений, которые уходят на заказы в первую очередь.

— Долгий период адаптации растения даже можно назвать плюсом, так как они могут пустить новые листья. Когда к клиенту приезжает монстера с резным листом — это совершенно другой опыт и полный восторг, — рассказывает Анна.

Изначально основатели Zammi планировали продавать растения в горшках с оригинальным дизайном. Но это получилось не так просто и быстро, как казалось: на одном производстве сделали хорошую форму, но не было необходимых покрытий, на другом — наоборот. А когда начался карантин, производства приостановили работу. В итоге проект запустился без своих горшков и возвращается к работе над ними сейчас.

Также в планах Аметова и Калачиной — стандартизировать подбор растений на сайте. В том числе проработать сценарий, когда человек собирает набор из нескольких растений для своей квартиры. Ещё они хотят запустить Zammi-бота, который подскажет, когда полить или удобрить растение. А в следующем году собираются запустить экспериментальный проект в Европе и посмотреть, как сервис будет работать в Скандинавии. Это будет всё тот же Zammi.me, только в другой стране.

— У нас есть ощущение, что их рынок готов к этому, — говорит Аметов. — В Скандинавии длинная зима, темные ночи. Людям не хватает зелени и ощущения уюта.

Правда, российской компании придется конкурировать там с местными продавцами комнатных и садовых растений, которые уже какое-то время осваивают этот рынок.

Plants vs. Zombies 2 — Библиотека растений — Официальный сайт EA

Plants vs. Zombies 2 — Библиотека растений — Официальный сайт EA

Plants vs. Zombies 2 — Главная страница

Новости
Особенности
Растения
Советы
Загрузить фанатский набор
Справка
Новости
Особенности
Растения
Советы
Загрузить фанатский набор
Справка

Играть

Познакомьтесь с растениями-героями в Plants Vs.

Zombies 2

Растения

Мощная мята

Аки:

Аки стреляет снарядами, которые отпрыгивают с зомби на зомби. Аки не уверена в своей роли на этой войне… Кто-то говорил, что она похожа на катапульту, но она никак не может определиться.

Алое жало:

Алое жало стреляет по врагам со всей силы, и чем они ближе, тем сильнее становится оборона. Для Алого жала невероятно важна гибкость. «Я всегда делаю зарядку по утрам, — рассказывает Алое жало. — Мне просто необходимо иметь гибкий ум и тело».

Алоэ:

Алоэ исцеляет раненых растений с правой стороны от себя. Алоэ любит успокаивать. Он любит облегчать боль и латать раны. Но не просите его кого-то оживить. Для него это больная тема.

Арахис:

Арахис стреляет горошинами и блокирует зомби. Арахис знает, что многие его недолюбливают. Он старается это учитывать и никому не навязываться. Но все же он скучает по старым временам, когда был самым классным орехом на газоне.

Арбузопульта:

Арбузопульта тяжело поражает сразу несколько зомби. «Все говорят, что у меня голова с арбуз, — рассказывает Арбузопульта. — И они правы!». Только не надо спрашивать ее, есть ли там вообще семена: это довольно обидно, да и вообще вас не касается.

Бананомет:

Бананометы стреляют бананами по любым клеткам на газоне. Очень важно стараться избегать стереотипов. Как правило, они редко оказываются верны. Не говоря уже о том, что они причиняют боль. Но если честно… Бананомет тот еще выпендрежник

Батат:

Батат привлекает зомби с других линий, которые находятся поблизости. Батат очень милый и привлекательный. Его любимое животное — единорог. Его любимые цветы — «все цвета радуги» (это цитата!). Когда он пишет кому-то письмо или записку, то всегда рисует много сердечек. Если бы это был кто-то другой, то от этой слащавости уже бы тошнило. Но ему она даже идет.

Брюква:

Брюква стреляет снарядами по четырем диагоналям, если там есть враги. Брюква часто слышит, как растения сплетничают друг о друге. «Вы заметили, что такое-то растение набрало вес?» — спрашивают они. Или: «Такое-то растение встречается с таким-то растением. Вы можете в это поверить?!». Но Брюкву это не интересует. Ей абсолютно неважно, кто чем занимается в свободное время. Она выше этого.

Бумеранг:

Бумеранг может сразу дважды атаковать сразу несколько врагов в своей линии!   Бумеранг — новичок в вашей артиллерии. Он любит гулять со своим другом Коалой и слушать Боба Барли.

Васаби:

Васаби бьет огненным кнутом спереди и сзади, нанося урон всем зомби поблизости. «Чтобы овладеть кнутом, нужно хорошенько размять запястье, — делится Васаби. — Ну, или если у вас его нет, как у меня… …представьте, что запястье — это вы».

Вертихвост:

Вертихвост привлекает зомби с линий на и под ним, а когда его съедают, поджигает свою линию. Вертихвост — очаровашка. Он вежлив, начитан и имеет свое мнение про все на свете. Даже зомби мечтают, чтобы их поджег именно он.

Ветродуй:

Ветродуй сдувает всех зомби в воздухе. Ветродуй — самый удачливый клевер-трюкач, а совсем недавно он и вовсе получил награду за свои навыки. Вы могли видеть его в таких фильмах, как «Ламповое чтиво», «Ветронатор» и «В поисках цветочка». Кроме того, по вторникам он преподает основы трюкового мастерства в местной школе.

Вечный стенорех:

Вечный стенорех более уязвимый, чем обычный, но со временем он восстанавливается. В молодости он провел слишком много времени между двумя зеркалами в надежде заглянуть в бесконечность.

Виноград:

Виноград взрывается, после чего его снаряды отскакивают в восемь сторон. «Бум! — воскликнул Виноград. — Понравилось? У меня еще куча вариантов! Бах! Бух! Эм… ладно, у меня их всего три. Выбирайте любой».

Вихрепуста:

Вихрепуста отталкивает зомби на леденящим потоком ветра. Вихрепуста и правда похожа на вихрь. Например, она прекрасно дует. Она — главный тромбонист местного симфонического оркестра. Не говоря уже о том, что Вихрепуста прекрасно играет на трубе, саксофоне и тубе. Но чтобы увидеть, настоящую силу ее легких, вам стоит послушать, как она играет на флюгельгорне. Вряд ли кто-то сможет ее превзойти.

Вишневая бомба:

Вишневая бомба подрывает всех зомби неподалеку. Радиус действия у нее небольшой, так что старайтесь сажать вишню ближе к зомби.   Вишневые сестрички мечтают о славе. «Мы хотим создать собственную группу, но во время игры у нас постоянно взрываются микрофоны, сцены, фанаты и, конечно же, зомби. Однако наш дебютный выйдет уже совсем скоро!».

Водоросли:

Водоросли хватают зомби и утаскивают их под воду. Водоросли предпочитают копать глубоко. В университете они изучали философию. Если пойдете с ними в бар, то они обязательно заведут разговор о книге Ницше «Так говорил Цукини» или Канта «Критика разума Петунии». И это классно, но иногда хочется просто расслабить мозг. Порой просто хочется поговорить о температуре воды.

Высокий стенорех:

Высокий стенорех не пропускает низко летящих зомби. Высокий стенорех готовится к открытию магазина «Высокий и еще выше». Судя по всему, его товары выбьют из вас все ваши сбережения!

Загрузите уже сегодня!

покорившая сердца критиков приключенческая стратегия, в которой вам предстоит одолеть полчища уморительных зомби.

Новости
Особенности
Растения
Советы
Загрузить фанатский набор
Справка
facebook
twitter
youtube

Просмотр игр
Последние новости
Поддержка
О нас
Карьера
United StatesUnited KingdomFranceDeutschlandItalia日本BrasilРоссияEspañaЮридический отдел
Обновления сетевых компонентов
Пользовательское соглашение
НОВЫЕ правила соблюдения конфиденциальности информации и идентификации пользователя

‎App Store: PlantSnap Определение Растений

Моментальное определение более 600 000 растений по всему миру! PlantSnap распознаёт более 90% всей мировой флоры: листья, деревья, цветы, кактусы, грибы и суккуленты. И всё это на русском языке! Войдите в гармонию с природой и поделитесь своими фото идентифицированных растений!

PlantSnap научит вас выращивать растения и ухаживать за ними. Мы добавили советы и рекомендации по садоводству для тысяч видов растений.

С социальной сетью PlantSnappers вы общаетесь с более чем 37 миллионами любителей природы из более чем 200 стран! Делитесь фотографиями и любимыми открытиями с друзьями, просматривайте фотографии и сообщения о редких растениях со всего мира и делитесь советами по садоводству. Только с помощью идентификатора растения PlantSnap вы можете связаться с природой и миром.

Мы хотим посадить 100 миллионов деревьев в 2021 году. Хотите нам помочь? PlantSnap сажает дерево для каждого человека, который скачивает приложение и становится зарегистрированным пользователем.

Распознавайте растения с помощью изображения
Знаете, как выглядят ваши любимые цветы, но не знаете их названия? Идентификатор растений PlantSnap узнает их очень легко! Просто сделайте фото с помощью приложения, и наша база данных найдет всю информацию о нем.

Смотрите основную информацию о растениях
После определения растения, у вас под рукой будет основная информация о его классификации и полное описание с интересными фактами о нем.

Ищите растения по названию
Приложение PlantSnap также будет полезно, если вы уже знаете название растения и хотите узнать о нем больше. Просто воспользуйтесь нашей функцией «Поиск», чтобы найти интересные факты о более 600 000 видах цветов, листьев, деревьев, сочных растений, кактусов, грибов и т.д.

Изучайте изображения со всего мира
С помощью функции «Изучить» можно использовать SnapMap для поиска идентифицированных растений с любой точки мира. Просматривайте анонимные фото, сделанные с помощью PlantSnap, и узнавайте о разных видах цветов, листьев и кактусов со всего мира!

Создайте свою коллекцию растений
Храните все ваши находки в одном месте со свободным доступом максимально легко. Создайте свою библиотеку цветов, грибов и деревьев!

Просматривайте свои фото где-угодно
Все фото, сохраненные в вашей коллекции, также доступны на сайте. Таким образом, вы сможете исследовать природу с помощью мобильного телефона и рассмотреть вблизи все детали растений позже на своем компьютере.

С помощью идентификатора растений PlantSnap также можно увеличивать фото, чтобы рассмотреть все детали цветов, листьев, грибов и сочных растений, распознанных по всему миру. Испытайте нашу технологию дополненной реальности!

Хотите прогуляться в парке или саду? Как на счет того, чтобы сделать прогулку более веселой и познавательной? Фотографируйте разные растения, которые встречаются вам по пути, будь то цветы, грибы, листья или сочные растения, и найдите всю информацию о них в нашем идентификаторе растений!

Помимо открытия разных видов овощей, вы также можете создать собственную библиотеку всех цветов, листьев, грибов и сочных растений, которые вы нашли. Посмотрите, сколько вы сможете собрать!

Скачайте бесплатно самый полный идентификатор растений и изучите всю информацию о практически всех видах цветов, листьев, деревьев и кактусов со всего мира.

Запустите PlantSnapping сегодня и помогите нам помочь Земле!

Как узнать название растения по фото с помощью смартфона — Российская газета

Многие из нас сталкивались с этим. Видим красивый цветок или интересное растение, фотографируем его, выкладываем в соцсети, но название не знаем. Призываем на помощь друзей – знатоков, которые выдают множество вариантов. Но среди них обязательно найдется самый находчивый, который подтверждает свой ответ ссылкой на энциклопедию или другую страницу с достоверной информацией. Этот человек либо эксперт, либо просто умеет искать в сети.

Итак, начнем с примера, попавшегося в ленте Facebook совсем недавно. Коллега Виктория пишет: «Кто-нибудь знает, что это за растение?»

Правильный ответ появился довольно быстро. Но можно было и быстрее. Мы расскажем как.

Вариант 1. Установить на телефон приложение — определитель растений.  К примеру PlantNet.

Для начала приложение попросит вас указать регион, в котором произрастает искомый цветок. Ставим Восточная Европа и нажимаем поиск. Приложение попросит доступ  к камере — разрешаем, фотографируем цветок и запускаем поиск. Приложение выдает несколько вариантов, отсортированных по степени похожести на ваше фото. С латинским названием цветка.  Определитель знает как выглядят листья, цветы и плоды растения. Но увы, это не всегда срабатывает.  Дальше уже сами — можете поделиться результатом в соцсетях, или погуглить латинское название и найти описание на русском.

Скачать (бесплатно):  AppStore    Google Play

Аналогично распознает растения и приложение Garden.   Оно чуть полезнее предыдущего тем, что дает ссылку на страницу растения в Википедии. Увы, только на англоязычную. Русскую страничку придется искать самостоятельно.

Скачать (бесплатно):  AppStore    Google Play

Вариант 2

Быстро узнать название цветка или растения можно и без установки специальных приложений. Например, можно попросить помощи у Алисы — голосового помощника от яндекса. Начав диалог с Алисой прямо в браузере, отправляем ей фото. Она выдает результат в виде  множества похожих картинок. Сомнений нет — растение на фото выглядит как наше. Дальше просим открыть сайты с этими картинками и получаем список ресурсов. Все на русском. Для чистоты эксперимента просим Алису поискать другие растения. Результат превосходный.

Осмелимся дать совет будущим исследователям. При фотографированиии постарайтесь сделать максимально качественный снимок. При плохом освещении включите вспышку или попросите тех кто рядом подсветить растение фонариком.  Если в кадр попало что-то лишнее — отредактируйте фото — скадрируйте его, убрав ненужные элементы.  Так поисковику будет проще найти то, что вам нужно.

Скачать Яндекс с Алисой (бесплатно):  AppStore    Google Play

Признаки избытка и недостатка света для растений.

Признаки избытка и недостатка света

Если рассматривать растения с точки зрения их «отношения» к свету, то их принято делить на три категории:

— светолюбивые растения

— теневыносливые растения

— тене индифферентные растения.

Комнатные растения, как правило, являются светолюбивыми, поэтому наиболее оптимально они развиваются, если в  помещении имеет место полное освещение. Кроме того, растения различаются еще и разной теневыносливостью.

Все растения в определенной степени  могут адаптироваться к условиям, изменяющимся на протяжении их жизни. Так, отдельные виды растений отлично приспосабливаются к большому количеству света либо к его недостатку. Однако есть много видов растений, для которых очень важно обеспечить именно четко определенные параметры освещения. 

Адаптируясь к слишком низкому количеству света, растение постепенно меняет свой облик. Его листья приобретают темно-зеленый оттенок, их размер становится больше. Междоузлия стебля вытягиваются и становятся менее прочными, а некоторые растения без достаточного количества света вообще перестают цвести. Все эти явления – следствие снижения производства продуктов фотосинтеза, которые необходимы для построения тела растения. 

В то же время избыток света может послужить причиной частичного разрушения хлорофилла. В результате листья приобретают  желто-зеленый оттенок. Если света слишком много, растения развиваются медленнее, и в итоге их отличают короткие междоузлия, а также короткие и широкие листья.  В подобных обстоятельствах важно вовремя принять необходимые меры и обеспечить правильное, подходящее освещение для растений.

Растения, которые воспринимают свет нейтрально, будут цвести в том случае, если они длительное время росли под достаточным освещением. Для таких растений важно, чтобы помещение было освещено, по крайней мере, около восьми часов, в идеале же яркий свет должен присутствовать от двенадцати до шестнадцати часов. Каждый вид растений имеет собственные особенности и, соответственно, собственное «отношение» к свету.

Если вы выращиваете светолюбивые растения, то учтите, что длина светового дня для них должна составлять от 13 до 15 часов. Только получая достаточное количество света, такое растение образует завязь и позже зацветет. При этом освещение может быть как природным, так и качественно обустроенным искусственным. Важно учесть, что и избытка освещения допускать в данном случае нельзя. К растениям светолюбивым относятся бальзамин, сенполия, пеларгония, кальцеолярия, эпифиллюм, глоксиния, примула, колеус, цинерария, колокольчик, равнолистный, стефанотис.

Для растений тенелюбивых в полнее достаточно обеспечить световой день длительностью  от 12 до 14 часов света. Если соблюдать такой подход в течение 8-10 недель, то на растениях сначала появится завязь, а потом они зацветут. Среди тенелюбивых растений наиболее часто любители комнатных цветов выращивают каланхое, традесканцию, бегонии, пуансеттию, азалии, зигокактус.

Для того чтобы растения росли и развивались в нормальном режиме, важно обеспечить им дополнительные источники света в зимний период. Растения, которые растут в полутени, требуют дополнительного освещения исключительно тогда, если они располагаются слишком далеко от окон и, следовательно, от природного освещения.  В данном случае рекомендуется освещенность от 1000 до 3000 лк.  

Что такое люмены и люксы?

Растениям, которые оптимально чувствуют себя при рассеянном свете, подойдет освещение в пределах  3000 — 4000 лк.  

Те растения, которым по нраву прямые лучи солнца, требуют, чтобы им было обеспечено освещение на уровне 4000 — 6000 лк.  

При недостаточном освещении изначально будет меняться окраска листьев, теряться яркость их рисунка. Постепенно отпадают нижние листья растения, цветы у таких экземпляров меньшего размера. Как следствие всех этих явлений, рост растения прекращается полностью, и наступает его гибель. Необходимо отметить, что более восприимчивыми к недостаточному освещению всегда будут молодые растения, ведь более зрелые экземпляры имеют развитую систему корней, в которой хранятся определенные запасы питательных веществ. Поэтому такое растение может выдержать несколько месяцев не подходящих для него условий.

В то же время нарушением оптимального светового режима для растений тенелюбивых будет слишком большое количество света. Так, если на листья такого растения слишком длительный период времени попадают лучи солнца, то в итоге на листьях может проявиться световой ожог, а в некоторых случаях растение гибнет.

Существуют и виды растений, которые оптимально развиваются исключительно при соблюдении периодичности светового дня. Следовательно, в качестве нарушений светового режима возможно не только избыточное либо недостаточное освещение.

Так, в широтах нашей страны световой период составляет от 12 до 16 часов в сутки. Например, для тех растений, родиной которых являются тропики, наиболее комфортным для развития будет двенадцатичасовой период светового дня.

При хроническом дефиците света у растений проявляются разные дефекты в процессе роста. Прежде всего, у растения при тотальном дефиците света появляются новые молодые побеги, листья на молодых побегах растут бледноватые, они постепенно уменьшаются в размерах, а междоузлия растений вытягиваются.

К примеру, монстера деликатесная в подобной ситуации образует на этапе раннего развития листья, не  разрезанные до конца. Через определенное время у  растения уже вырастают крупные листья и в итоге ее декоративный вид ухудшается.

У колеуса может пострадать степень насыщенности окраски листьев, если качество освещения будет неудовлетворительным. При плохом, недостаточном освещении стебель растения оголяется снизу, яркость окраски становится намного хуже. Последнее характерно также для  эписции, драцены, кордилины, каладиума. В данном случае оптимальным вариантом будет свет рассеянного характера, умеренно яркий.

Создавая дополнительную подсветку для растений, следует обязательно обратить внимание на несколько важнейших факторов.

Если вы выращиваете сеянцы, то освещение в данном случае должно быть одинаково интенсивным целые сутки. Подобный режим важен до тех пор, пока растение не начнет прорастать и немного не вытянется. Далее постепенно световой день сокращается: сначала свет остается на 16 часов в сутки, позже — до 14 часов.

Для правильного выбора освещения зимой важно учесть температурный режим в помещении. Так, растения из тропиков, которые являются теплолюбивыми,  зимой требуют лишь небольшого понижения температуры и незначительного уменьшения интенсивности света. Все остальные растения зимой требуют уменьшения интенсивности освещения только при условии прохладных температур (5-15 градусов С). А цветы, полностью теряющие листья, могут зимовать  в темноте и при температуре 0-5 градусов.  

Признаки избытка света

Растение ослаблено: бледные листья, почернение листьев.

Листья покрываются желтыми пятнами, либо точечными, либо обширными

Макушка становится уплотненной, жесткой, появление ожогов на листьях,  замедленный рост растения

Листья становятся хрупкими, закручиваются, срок жизни растения сократится

Черешки листьев становятся короткими, изгибаются

Растение отклоняется от источника света

Признаки недостатка света

Ряды листьев будут расти широко, с большими промежутками, почва будет видна

Черенки листьев непропорционально длинные, изгибаются, поворачиваются, чтобы быть ближе к свету.

Листья будут разворачиваться веером, стебель оголяется, уменьшается яркость

Наклон растения к источнику света

Растения будут стараться тянуться вверх, будет отсутствовать цветение

Растение на вид слабое, бледное.

Быстрое отмирание нижних листьев

Созданы живые растения, устойчиво светящиеся в темноте

Журнал Nature Biotechnology опубликовал статью, в которой описывается создание растений, чье свечение видно невоороуженным глазом.  

Проведенное исследование — результат совместной работы резидента Фонда «Сколково» биотехнологического стартапа Планта, Института биоорганической химии РАН, станции искусственного климата Биотрон и Института науки и технологий Австрии. Основную финансовую поддержку оказали компания Планта, «Сколково» и Российский научный фонд.

Ученые заметили, что метаболизм биолюминесцентных грибов и обычных растений имеет много общего. Они успешно перенесли необходимую для свечения ДНК из грибов в растения, создав растения с устойчивым свечением, превосходящим по яркости все предыдущие подходы.

Табак, который научили светиться ученые. Фото: Planta

Это открытие найдет широкое применение в науке. Ученые смогут использовать свечение для наблюдения за внутренними процессами в растениях. В отличие от других широко используемых типов биолюминесценции, для поддержания стабильного свечения с помощью нового подхода не требуется добавления химических реагентов. Растения, содержащие грибную ДНК, светятся непрерывно на протяжении всего жизненного цикла, с момента прорастания до цветения.

Также новое открытие может быть использовано и в эстетических целях, например, в создании светящихся цветов, деревьев и других декоративных растений. И хотя замена уличных фонарей светящимися деревьями пока еще остается в области фантастики, растения, полученные в ходе данной работы, имеют мягкую ауру из света, отражающую происходящие в них жизненные процессы.

Масштаб проделанной работы можно оценить по числу участников. Авторами статьи в Nature Biotechnology являются 27 ученых. Работа велась под руководством Карена Саркисяна и Ильи Ямпольского, с ключевым вкладом Татьяны Митюшкиной, Александра Мишина, Луизы Гонзалез Сомермейер и Надежды Маркиной.

Ученые заметили, что метаболизм биолюминесцентных грибов и обычных растений имеет много общего. Они успешно перенесли необходимую для свечения ДНК из грибов в растения, создав растения с устойчивым свечением, превосходящим по яркости все предыдущие подходы.

По данным авторов, растения производят более миллиарда фотонов в минуту. Кейт Вуд, директор компании Лайт Био, комментирует новую работу: «30 лет назад я помог создать первое люминесцентное растение, используя ген светлячков. Новые растения производят гораздо более яркое и устойчивое свечение, механизмы которого полностью встроены в их гены». Лайт Био – новая компания, которая в партнерстве с Плантой планирует вывести на рынок светящиеся в темноте декоративные комнатные растения. 

Фото: Planta.

Конечно, создание совершенно новых биологических свойств все-таки сложнее, чем просто перенос нескольких генов из одного организма в другой. Метаболизм растений подобен часовому механизму, и новые детали – элементы грибной биолюминесценции – необходимо идеально подогнать к нему. 

Природная биолюминесценция плохо изучена. До недавнего времени, полностью был расшифрован только механизм свечения бактерий. Однако попытки создать стабильно светящиеся растения, используя бактериальную систему, не увенчались успехом. 

Чуть более года назад ученые Планты установили все компоненты, необходимые для биолюминесценции в грибах. Впервые был полностью расшифрован механизм свечения в сложном многоклеточном организме. В новой работе авторы продемонстрировали, что люминесценция грибов может быть эффективно перенесена в растения. Это позволило им создать светящиеся растения, которые, как минимум, в десять раз ярче по сравнению с предыдущими работами. Зеленое свечение исходит от листьев, стеблей, корней и цветов, его видно невооруженным глазом, и можно заснять на обычные фотоаппараты и даже смартфоны. Что немаловажно, устойчивое свечение не мешает растениям нормально расти и развиваться. 

Оказалось, что органическая молекула, необходимая для свечения грибов, используется и растениями для строительства клеточных стенок. Чтобы появился свет, эта молекула, называемая кофейной кислотой, должна пройти через метаболический цикл с участием четырех ферментов. Два фермента превращают кофейную кислоту в более сложную молекулу, которая затем окисляется третьим ферментом с испусканием фотона. Еще один фермент превращает продукт реакции обратно в кофейную кислоту, замыкая цикл. 

В растениях кофейная кислота является строительным блоком лигнина, ответственного за механическую прочность клеточных стенок. Таким образом, она является частью биомассы растений – лигноцеллюлозы, которая является наиболее распространенным возобновляемым ресурсом на Земле. Помимо этого, кофейная кислота также необходима для синтеза пигментов, летучих соединений и антиоксидантов. Отметим, что несмотря на похожие названия, кофейная кислота и кофеин – два совершенно разных химических соединения. 

Иными словами, свечение и метаболизм растений тесно связаны, и потому свечение может отражать физиологический статус растений и их реакцию на окружающую среду. Например, растения светятся сильнее, если рядом с ними положить спелую банановую кожуру (которая выделяет растительный гормон этилен). Молодые побеги растений и, в особенности, цветы, светятся ярче. Свечение постоянно меняется, может образовывать необычные узоры и волны на листьях растения, позволяя впервые наблюдать внутренние процессы, обычно скрытые от глаз. 

Фото: Planta.

Описанная в научной статье работа велась на двух видах табака – удобных экспериментальных объектах из-за особенности их генетики и быстрого роста. Однако система биолюминесценции грибов может быть перенесена и в другие растения. Как исследователями Планты, так и в параллельном исследовании, проведенном в Университете Миннесоты, продемонстрирована применимость нового подхода для создания светящихся растений других видов, включая барвинок, петунию и розу. В будущем можно ожидать создание еще более ярких растений, в том числе растений с новыми свойствами, такими как изменение яркости или цвета свечения в ответ на людей и окружение. Ученые считают, что благодаря этой живой ауре из света мы можем достичь новых отношений с нашими комнатными растениями, которые бы понравились создателям фильма «Аватар».

Протокол

: простой метод извлечения геномной ДНК нового поколения из устойчивых видов растений | Заводские методы

Расходные материалы

Пробирки Falcon 50 мл

РНКаза A (Sigma Cat No. R6513)

Поливинилпирролидон (PVP) (Sigma Cat No. PVP10) (не требуется)

Хлороформ: изоамиловый спирт 24: 1 Кат. № C0549)

Жидкий азот

β-меркаптоэтанол (Sigma Cat No. 63689)

Основание Trizma (Sigma Cat No.1503)

Дигидрат динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) (Chem Supply Cat No. EA023)

Агароза (Amresco Cat No. 0710)

хлорид натрия (NaCl) (Ajax Finechem Cat No. 1103414)

CTAB) (Sigma Cat No. 52365)

Eco RI (не требуется — используется для обеспечения качества) (NEB Cat No. R0101S)

Hin dIII-HF (не требуется — используется для обеспечения качества) (NEB Каталожный номер R3104S)

Реагенты

Буфер для экстракции: 100 мМ трис-HCl (pH 7.5), 25 мМ ЭДТА, 1,5 М NaCl, 2% (мас. / Об.) CTAB и 0,3% (об. / Об.) Β-меркаптоэтанол — добавляли непосредственно перед использованием

Исходный раствор РНКазы A

(10 мг / мл)

5 M NaCl

95% этанол (об. / Об.)

70% этанол (об. / Об.)

Буфер TE: 10 мМ трис-HCl (pH 7,6), 0,1 мМ EDTA

Буфер CutSmart (NEB, кат. B7204S)

NEBuffer EcoRI (NEB Cat No. B0101S)

Оборудование

Ступка и пестик

Водяные бани (65 ° C и 37 ° C)

Центрифуга (способна вращать центрифужные пробирки объемом 50 мл при 5000 × g)

Система гель-электрофореза (например,грамм. Jordan Scientific JP-250)

Спектрофотометр NanoDrop UV / Vis (например, NanoDrop 8000, Thermo Scientific)

Сбор растительного материала и тканей

Ткань листа Corymbia citriodora subsp. variegata, Corymbia henryi, Corymbia torelliana и Corymbia citriodora subsp. citriodora было получено из Министерства сельского хозяйства, рыболовства и лесного хозяйства Квинсленда в Гимпи, Австралия. Ткань листа Coffea brassii была получена из Австралийского тропического гербария в Кэрнсе, Австралия.Листовой материал после сбора транспортировали на льду и хранили при -80 ° C до экстракции ДНК.

Протокол

Подготовительные шаги

Перед измельчением предварительно охладите ступку и пестик (чтобы минимизировать оттаивание замороженных тканей) и 95% раствор этанола при -20 ° C. Перед началом экстракции нагрейте водяную баню (65 ° C и 37 ° C). После предварительного нагрева подготовьте 10 мл (на 1 г ткани листа) буфера для экстракции, добавив 0,3% (об. / Об.) Β-меркаптоэтанола в пробирку Falcon на 50 мл, и предварительно нагрейте на водяной бане 65 ° C.На этом этапе также можно добавить PVP, но это не обязательно.

Измельчение и разрушение тканей

С помощью жидкого азота измельчите 1 г замороженной ткани листа в мелкий порошок. Поместите порошок в новую пробирку Falcon на 50 мл и смешайте с предварительно нагретым буфером для экстракции. Поместите образец в водяную баню с температурой 65 ° C и перемешивайте, переворачивая каждые 10 минут в течение 30 минут — 1 часа. После инкубации центрифугируйте пробирку с образцом в течение 5 мин при 5000 × g (для осаждения и удаления не лизированной ткани листа) и слейте супернатант в новую пробирку Falcon на 50 мл.

Экстракция белка и обработка РНКазой

Добавьте к раствору 1 объем хлороформа: изоамилового спирта и перемешайте путем переворачивания в течение 5 мин. Центрифугируйте образец в течение 10 минут при 5000 × g и перенесите верхнюю водную фазу с помощью пипетки в новую пробирку Falcon, избегая контакта водного / органического слоя. Добавьте к раствору 5 мкл РНКазы A (10 мг / мл) и инкубируйте при 37 ° C в течение 15 мин при периодическом осторожном перемешивании. После инкубации к раствору добавляют 1 объем хлороформа: изоамилового спирта и перемешивают путем переворачивания в течение 5 мин.Центрифугируйте раствор в течение 10 минут при 5000 × g и перенесите водную фазу в новую пробирку Falcon, снова стараясь избежать образования органического слоя.

Осаждение

Добавить ½ объема 5 М NaCl к образцу и осторожно перемешать переворачиванием. Затем добавьте 3 объема холодного 95% этанола и осторожно перемешайте переворачиванием. Поместите пробирки в морозильную камеру -20 ° C и инкубируйте в течение 1 часа. ПРИМЕЧАНИЕ: не оставляйте образец при -20 ° C более чем на 1 час, так как CTAB и NaCl могут выпадать в осадок из раствора, что препятствует выделению ДНК.

После инкубации центрифугируйте пробирку Falcon в течение 10 минут при 5000 × g для осаждения ДНК. Осторожно слейте супернатант и промойте осадок ДНК 3 мл 70% этанола. Аккуратно перемешайте раствор и снова центрифуги в течение 10 мин при 5000 × g. Осторожно декантируйте супернатант и осажденный на воздухе осадок ДНК в течение 15 мин при комнатной температуре. После высыхания суспендировать ДНК в 200 мкл буфера ТЕ.

Оценка качества и количества ДНК

Оцените качество экстрагированной ДНК с помощью спектрофотометра NanoDrop UV / Vis и 0.7% (мас. / Об.) Агарозный гель, ищущий единственный пик поглощения при 260 нм, коэффициент поглощения 260/280 1,8–2,0 и отсутствие доказательств значительного сдвига или загрязнения полосы (РНК или полисахарида).

Комментарии

С момента появления метода экстракции на основе CTAB из листьев растений Дойлом и Дойлом в 1987 году было опубликовано множество различных итераций, каждая с модификациями для борьбы с коэкстрактами полифенолов и полисахаридов, присутствующих в листьях. многих видов растений [3, 5–8, 15].Хотя они продемонстрировали свою эффективность для выделения ДНК, подходящей для ПЦР-амплификации или рестрикционного переваривания, все методы, опубликованные в настоящее время в литературе, требуют длительных инкубаций, а также нескольких стадий осаждения и промывок этанолом для получения без РНК геномной ДНК высокой чистоты. Поскольку для секвенирования следующего поколения требуются большие количества высококачественной ДНК, каждое дополнительное осаждение и промывка увеличивает время обработки и снижает общий выход. Коммерческие наборы для экстракции на основе колонок, такие как DNeasy (Qiagen, Австралия) или Wizard (Promega, Австралия), эффективны для выделения свободной от загрязнений ДНК из устойчивых видов растений, включая эвкалипты [4, 16].Однако коммерческие наборы могут быть дорогими и сопряжены с риском потери ДНК на колонке, что, в свою очередь, требует нескольких экстракций с последующим объединением ДНК.

Для проверки изменений, внесенных в метод экстракции (протокол NGS), в сравнении с хорошо зарекомендовавшим себя оригинальным методом CTAB (обычно используемым в нашей лаборатории для надежного извлечения высококачественной ДНК из риса, сахарного тростника, ячменя и пшеницы для секвенирования [17, 18] ), шесть граммов замороженного Corymbia citriodora subsp. variegata ткань листа измельчали ​​и равномерно распределяли по экстрактам, описанным ниже.Качество ДНК после каждой экстракции проверяли спектрофотометрически с использованием прибора NanoDrop и электрофореза в агарозном геле. Профиль поглощения NanoDrop полезен для обнаружения загрязнения, такого как белок, соли или полисахариды, все из которых могут ингибировать подготовку библиотеки NGS. Высококачественная ДНК характеризуется коэффициентом поглощения 260/280 нм, равным примерно 1,8, с одним пиком поглощения при 260 нм. Спектрофотометрический профиль также полезен для обнаружения фенольного окисления, поскольку ароматическая структура будет поглощать при 230 и 270 нм [1].Если есть подозрение на окисление, расщепление эндонуклеазами можно использовать для дальнейшей оценки качества ДНК перед приготовлением библиотеки, поскольку фенольные соединения, которые ингибируют полимеразы, также ингибируют ферменты рестрикции [8, 9].

Визуализация ДНК на агарозном геле свидетельствует о срезании полосы и загрязнении РНК и полисахаридами. Механическое разрушение, такое как встряхивание, вызывает разрыв цепей ДНК, на что указывает широкая полоса ДНК с плохим разрешением. Для представления библиотеки NGS требуется интактная геномная ДНК с высоким молекулярным весом, поэтому все этапы смешивания растворов выполнялись путем осторожного переворачивания.Гель-электрофорез также полезен для визуализации РНК и полисахаридов, которые влияют на реакции секвенирования. РНК проявляется в виде отчетливого полосатого рисунка различных размеров по всему гелю, тогда как полисахариды будут быстро мигрировать и образовывать конгломераты на дне геля в виде нечеткой флуоресцентной структуры. Выход был определен путем аппроксимации относительной интенсивности полосы с использованием стандартов ДНК 100 и 200 нг, поскольку показания концентрации NanoDrop могут увеличить выход геномной ДНК.

Традиционный метод экстракции CTAB

Используя исходный протокол CTAB, нам не удалось выделить ДНК из листьев Corymbia . Во время инкубации при 65 ° C раствор для экстракции начал темнеть, постепенно становясь коричневым. После осаждения, несмотря на наблюдение небольшого коричневого осадка, в агарозном геле не было обнаружено никакой ДНК (рис. 1, дорожка 4). Пики поглощения УФ / видимого спектрофотометра при 220–230 нм и 270–280 нм (рис. 2А), вероятно, связаны с полисахаридом, фенолом и ароматическими соэкстрактивными веществами [1].Побурение раствора связывают с окислением фенольных вторичных метаболитов в листьях растений [4, 6, 19, 20], известной проблемой для Corymbia [11, 12] и Coffea [10].

Рисунок 1

Препарат геномной ДНК Corymbia citriodora subsp. variegata разрешено электрофорезом. Стандарты ДНК 1 kb (1, 14), 100 и 200 нг λ ДНК (2, 3 и 12, 13) соответственно.Извлечение ДНК с использованием традиционного метода на основе CTAB без PVP (4), 1% PVP (5) и 4% PVP (6). Экстракция ДНК с использованием протокола NGS без ПВП (7), 1% ПВП (8) и 4% ПВП (9). Эндонуклеазное расщепление ДНК, экстрагированной без ПВП с использованием Eco RI (10) и High-Fidelity Hin dIII (11). Результаты из шести граммов ткани листа, тонко измельченной с помощью ступки и пестика, а затем аликвотированных (1 г) для каждой экстракции. ДНК разделяли электрофорезом в 0,7% -ном агарозном геле и визуализировали с помощью окрашивания ДНК в геле SYBR Safe.Проценты представлены как вес / объем. CTAB: бромид гексадецилтриметиламмония; ПВП: поливинилпирролидон.

Рисунок 2

Профиль измерения NanoDrop экстракций геномной ДНК из Corymbia citriodora subsp. variegata . ДНК экстракции с использованием традиционного метода на основе CTAB с (A) без PVP, (B) 1% PVP и (C) 4% PVP. Выделение ДНК с использованием протокола NGS с (D), без PVP, (E), , 1% PVP и (F), , 4% PVP.Результаты из шести граммов ткани листа, тонко измельченной с помощью ступки и пестика, а затем аликвотированных (1 г) для каждой экстракции. Проценты представлены как вес / объем. CTAB: бромид гексадецилтриметиламмония; ПВП: поливинилпирролидон.

Добавление PVP в экстракты на основе CTAB для поглощения фенольных соединений, предотвращение их окисления, которое делает ДНК непригодной для последующего применения, было успешно использовано для других устойчивых видов растений [4, 5, 7, 9], обычно в концентрации 1 -2% (мас. / Об.).Добавление 1% и 4% ПВП к традиционному методу экстракции CTAB не позволило выделить какую-либо пригодную для использования ДНК из Corymbia citriodora subsp. variegata . Снова происходило потемнение раствора, и при осаждении наблюдали небольшой коричневый осадок при каждой экстракции. Измерения NanoDrop показали стойкость пиков поглощения загрязнений 220–230 нм и 270–280 нм (рис. 2B-C). При разделении на 0,7% агарозном геле ДНК не наблюдали (рис. 1, дорожки 5-6).

Протокол экстракции NGS

Протокол NGS позволил выделить высококачественную ДНК из Corymbia citriodora subsp . variegata . Профиль измерения спектрофотометра NanoDrop показал единственный пик поглощения при 260 нм и соотношение 260/280 1,85 (рис. 2D). Гель-электрофорез выявил одну высокомолекулярную полосу ДНК с небольшими признаками сдвига и отсутствием загрязнения РНК или полисахаридами (рис. 1 полоса 7). Для дальнейшей оценки качества экстрагированной геномной ДНК приблизительно 1 мкг (на реакцию) расщепляли в течение ночи при 37 ° C рестрикционными ферментами Eco RI и High-Fidelity Hin dIII (New England BioLabs, Ipswich Massachusetts).Разделение перевариваемых веществ на агарозном геле показало эффективную эндонуклеазную активность обоих ферментов (рис. 1, дорожки 10 и 11, соответственно).

Спектрофотометрический профиль и выход мало менялись при добавлении возрастающих количеств ПВП (1% и 4% мас. / Об.) В буфер для экстракции. Каждая экстракция ДНК имела коэффициент поглощения 260/280 1,84 и 1,91 соответственно (рис. 2E-F) и полосу ДНК с высокой молекулярной массой с небольшим сдвигом или загрязнением (дорожки 8–9 на рис. 1). Основываясь на относительной интенсивности полосы 2 мкл образца, разделенного на геле со стандартом ДНК 100 нг λ, метод неизменно давал приблизительно 5 мкг ДНК на грамм ткани листа.Хотя отношения A260 / 230 (вторичный показатель качества ДНК) [1] для экстрактов были ниже, чем ожидалось (1,41, 1,29 и 1,43 соответственно), эти результаты в сочетании с расщеплением эндонуклеазами предполагают, что PVP не требуется для предотвращения фенольное окисление, и протокол был пригоден для выделения ДНК для подготовки и секвенирования библиотеки NGS целого генома. Модификации и рекомендации по протоколу обсуждаются ниже.

Модификации

Модификации ранее процитированных методов были разработаны для упрощения протокола и максимального увеличения выхода ДНК за счет сокращения количества этапов обработки, осаждения ДНК и необходимых промывок, а также устранения необходимости в длительных инкубациях или добавлении с коммерческими наборами. и реагенты.

Фенольное окисление

Как показано (рисунок 1, дорожки 7-11 и рисунок 2D-F), PVP не требовался для предотвращения фенольного окисления, которое делает ДНК непригодной для использования. Вероятно, это связано с присутствием β-меркаптоэтанола, восстанавливающего агента [2] и стадией центрифугирования после инкубации при 65 ° C. Центрифугирование и осаждение не лизированного листового материала для удаления было включено, чтобы уменьшить продолжающееся вымывание фенольных соединений листьев в раствор. Кроме того, поскольку неразрушенная ткань листа оседает на границе раздела между водной и органической фазами во время первой стадии экстракции белка, ее раннее удаление увеличивает прозрачность между двумя фазами, облегчая пипетирование водной части.После центрифугирования как можно быстрее добавляли хлороформ: изоамиловый спирт для дальнейшего отделения фенольных соединений от водной части. Если ПВП был добавлен для фенольной абсорбции, на первом этапе экстракции белка будет удалена большая часть, а остаток будет удален при второй экстракции.

Обработка РНКазой

РНКаза Обработка, необходимое для выделения высококачественной геномной ДНК, традиционно добавляется после того, как ДНК была осаждена, промыта и растворена в стабилизирующем буфере, что требует дополнительных шагов для удаления фермента и повторного осаждения и промойте ДНК.Каждая дополнительная стадия обработки и осаждение может производить ДНК более высокого качества, но снижает общий выход, поскольку обычно самый простой метод экстракции обеспечивает наиболее надежный результат [21]. В этом протоколе РНКаза A была добавлена ​​между двумя экстракциями растворителя хлороформ: изоамиловый спирт, чтобы обеспечить единственную стадию осаждения ДНК в конце протокола. Поскольку две промывки с использованием хлороформа: изоамиловый спирт необходимы для высококачественной экстракции ДНК, добавление РНКазы и 15-минутная инкубация при 37 ° C после первой экстракции растворителем эффективно расщепляют РНК, а вторая экстракция растворителем удаляет фермент.Это устраняет необходимость в дальнейших обработках, преципитации и промывках после того, как ДНК была повторно суспендирована в буфере ТЕ на заключительном этапе процедуры.

Преципитация

В протокол включено добавление раствора с высоким содержанием соли перед осаждением ДНК 95% холодным этанолом. Полисахариды обладают такой же растворимостью, что и ДНК, и совместно осаждаются либо в изопропаноле, либо в этаноле, препятствуя последующему молекулярному применению [4]. Добавление буфера с высоким содержанием соли увеличивает их растворимость в этаноле, что позволяет удалить их после осаждения и осаждения ДНК [22].Во время этапа осаждения при -20 ° C не следует превышать 1 час инкубации, поскольку в конечном итоге NaCl и CTAB будут выпадать в осадок, предотвращая образование осадка ДНК во время центрифугирования.

Подача, подготовка и секвенирование библиотеки NGS

Основываясь на успехе метода, протокол NGS был применен к другим образцам, предназначенным для подготовки и секвенирования библиотеки NGS. Из-за ограниченного количества доступной листовой ткани в экстракцию было включено 4% ПВП для полной уверенности в том, что фенольного окисления не произойдет.ДНК высокого качества экстрагировали из Corymbia citriodora subsp. citriodora , Corymbia henryi , Corymbia citriodora subsp . variegata и Corymbia torelliana для подготовки библиотеки NGS и секвенирования. Образцы геномной ДНК Corymbia были отправлены в Объединенный институт генома (JGI) для подготовки библиотеки и секвенирования на платформе Illumina HiSeq 2500 и прошли меры контроля качества, которые требуют: высокомолекулярная геномная ДНК, свободная от полисахаридов, РНК и белков. и коэффициент поглощения 260/280 нм между 1.6 и 2.2.

Надежность протокола NGS была продемонстрирована на другом устойчивом роде растений, Coffea [10], для выделения высококачественной ДНК из Coffea brassii для секвенирования. Поскольку было доступно только 0,1 грамма материала листа C. brassii , протокол был изменен для использования 5 мл буфера для экстракции и 40 мкл буфера ТЕ для ресуспендирования осадка ДНК. Экстракция ДНК была успешной, профиль спектрофотометра NanoDrop показал единственный пик поглощения при 260 нм и соотношение поглощения при 260/280 нм, равное 1.91 (Рисунок 3B). Разрешение 2 мкл ДНК с помощью гель-электрофореза выявило ДНК с высокой молекулярной массой с небольшими признаками сдвига и без заметного загрязнения (рис. 3А). На основании относительной интенсивности полосы для стандарта ДНК 100 нг λ было выделено приблизительно 1,5-2 мкг ДНК, что указывает на теоретический выход 15-20 мкг ДНК на грамм ткани листа. Образец ДНК C. brassii был отправлен в Австралийский исследовательский центр генома (AGRF) для подготовки библиотеки и парного секвенирования концов на платформе Illumina TruSeq.

Рис. 3

Оценка качества ДНК и оценка выхода геномной ДНК Coffea brassii с использованием протокола экстракции NGS. A) Препарат геномной ДНК Coffea brassii , разделенный электрофорезом. Лэддер ДНК 1 т.п.н. (1), 100 нг и 200 нг λ стандартов ДНК соответственно (3, 4) и экстракция ДНК с использованием модифицированного протокола экстракции NGS (2). ДНК разделяли электрофорезом в 0,7% агарозном геле и визуализировали с помощью красителя ДНК SYBR Safe.Изображение геля было обрезано, чтобы исключить неродственный образец. B) Профиль измерения NanoDrop для листа Coffea brassii , экстрагированного геномной ДНК с использованием модифицированного протокола экстракции NGS.

Сводка экстракций ДНК для подготовки библиотеки NGS и секвенирования с помощью JGI и AGRF представлена ​​в таблице 1.

Таблица 1
Краткое изложение
Коримбия
и
Кофе
экстракции геномной ДНК и результаты секвенирования из JGI и AGRF

Качество секвенирования

Поскольку на секвенирование влияет качество предоставленной ДНК, необработанные чтения Illumina из JGI и AGRF оценивались с использованием распределений качества чтения, созданных CLC Bio Genomics WorkBench, версия программного обеспечения 5.5.2 (CLC Bio, Дания). Распределение качества чтения основано на показателях качества PHRED, которые оценивают вероятность ошибки для каждого базового вызова [23]. Распределение качества чтения визуализирует эти данные для всей библиотеки секвенирования, нормализованные к общему количеству или последовательностям.

Каждая библиотека секвенирования Corymbia (подготовленная JGI, отфильтрованная выше 5 баллов PHRED) и библиотека секвенирования C. brassii (подготовленная AGRF) производили более 100 миллионов чтений на библиотеку с модальным показателем качества PHRED на уровне 36 и 39 соответственно (рис. 4A-E).Это соответствует точности базового вызова приблизительно 99,999%, что обеспечивает высокую уверенность в качестве предоставленной ДНК. Несмотря на более низкие отношения A260 / 230 для представленных образцов Corymbia (~ 1,4) и Coffea (1,68), не было наблюдаемых различий между подготовкой библиотеки и качеством секвенирования для двух видов на любой платформе секвенирования.

Рисунок 4

Парные распределения качества конечного чтения для Corymbia и Coffea образцов из библиотек Illumina HiSeq и TruSeq.(A) Corymbia citriodora subsp. citriodora , (B) Corymbia henryi , (C) Corymbia torelliana , (D) Corymbia citriodora subsp. variegata и (E) Coffea brassii . Ось X представляет оценку качества PHRED, а ось Y представляет процент последовательностей с определенной оценкой, нормализованный к общему количеству последовательностей. График распределения был построен с использованием программного обеспечения CLC Bio (версия 5.5.2).

Простой метод экстракции высокомолекулярной ДНК из растений, подходящий для одномолекулярных технологий | Заводские методы

1. 1.

   Темная обработка имеет решающее значение для снижения образования углеводов, полисахаридов и полифенольных соединений. Для видов, которые обычно производят большое количество этих соединений, например клубники, рекомендуется 48 часов. Для получения высококачественной гДНК ткань следует собирать и хранить при -80 ° C.Время хранения более 1 года может привести к деградации гДНК. Для некоторых видов с низким выходом ядер или с низким содержанием полифенольных соединений, полисахаридов, дубильных веществ и других вторичных метаболитов, например Arabidopsis , рекомендуется повышенное количество ткани, например, 20-40 г. в этом протоколе. Для богатых клетчаткой видов, например кукурузы, измельчение ткани до мелкого порошка является ключевым моментом.

2. 2.

   Ткань должна быть очень быстро перемешана в колбе; если замороженная ткань слиплась, разбейте ее шпателем или стеклянной палочкой.

3. 3.

   Miracloth должен быть снаружи (прикреплен к воронке), а марля внутри. Шаг фильтрации не должен занимать более 5 мин.

4. 4.

   Супернатант (или отработанный раствор), содержащий BME, должен храниться как опасные отходы в вытяжном шкафу.

5. 5.

   Осторожно ресуспендируйте гранулы малярной кистью. Кисть можно стерилизовать 70% -ным этанолом (убедитесь, что он сухой, без остатков этанола) или УФ-нанесением.

6. 6.

   Раствор для ресуспендирования, окрашенный в зеленый цвет, свидетельствует о том, что хлоропласты не полностью разрушены NIB. В этом случае продолжайте повторять промывку, осаждение и ресуспендирование несколько раз, чтобы удалить нежелательную пластидную ДНК.

7. 7.

   Конечный объем ресуспендирования ядер не должен превышать 2 мл.

8. 8.

   20 мл 2 × CTAB необходимо очень быстро влить в суспензию ядер и сразу же хорошо перемешать встряхиванием в течение 1-2 с. Во время инкубации осторожно переверните пробирку несколько раз.

9. 9.

   Экстракцию хлороформом следует проводить быстро в течение ~ 5 мин.

10. 10.

    При пипетировании раствора ядер из органических экстрактов с помощью срезанного (большого отверстия) наконечника на 5 мл.

11. 11.

    Объемное соотношение 10% CTAB и супернатанта должно составлять 1:10.

12. 12.

    Во время последней экстракции органики соблюдайте осторожность, чтобы не нарушить межфазную границу.Не пытайтесь перенести всю водную фазу. Если интерфаза была перенесена, вращайте @RT еще 10 мин, затем перенесите водную фазу в новую пробирку).

13. 13.

    При добавлении буфера для осаждения 1 × CTAB и после 10-кратного перемешивания путем медленной инверсии вы должны увидеть шелковистый осадок гДНК. Когда это станет очевидным, не продолжайте переворачивать.Это приведет к агрегированию гДНК, которая станет слишком плотной для растворения.

14. 14.

    Если осадок трудно растворить, инкубируйте при 56 ° C в течение 5–10 минут, а затем инкубируйте при 4 ° C в течение ночи в холодильнике.

15. 15.

    Если есть видимая нерастворенная суспензия перед добавлением этанола, вращайте при 3000 × г в течение 5 мин, затем перенесите жидкую фазу в новую пробирку объемом 2 мл для осаждения ДНК.

16. 18.

    Не позволяйте гранулам стать слишком сухими. Если осадок трудно регидратировать, инкубируйте при 4 ° C в течение ночи.

Реагенты

• 2-меркаптоэтанол (BME, Fisher Scientific)

• Бромид этидия (Fisher Scientific)

• Hin dIII (NEB)

• Среднечастотная лямбда-лестница Маркер PFG (NEB)

• Лямбда-лестница Маркер PFG (NEB)

• Маркер дрожжевой хромосомы PFG (NEB)

• Na ₂ ЭДТА (VWR)

• NaCl (VWR)

• NaOH (VWR)

• Жидкий азот,

• Тригидрохлорид спермидина (Sigma-Aldrich)

• Тетрагидрохлорид спермина (Sigma-Aldrich)

• Сахароза, степень чистоты для молекулярной биологии (VWR)

• Triton X-100 (Fisher Scientific)

• База Тризма (Fisher Scientific)

• Цилтриметиламмоний бромид, CTAB (MP Biomedicals)

• Поливинилпирролидон, PVP (MV: 40 000) (Sigma-Aldrich)

Оборудование и принадлежности

• Ступка и пестик, 0.Объем 5–1 л (CoorsTek)

• Коническая пробирка 50 мл (VWR)

• Марля (VWR), разрезанная на 25 × 25 см ² штук

• Miracloth (Calbiochem, CAT # 475,855), разрезать Miracloth на 25 × 25 см ² штук

• Воронка диаметром 15 см

• Колба стеклянная, 500 и 1000 мл

• Магнитная мешалка

• Перчатки (VWR)

• Кисти для рисования (12 детских художественных кистей, Pinceaux d’artiste), стерилизовать УФ-фильтром

• Наконечники для пипеток, 200 мкл, 1000 мкл, 5000 мкл

• Центрифуга с поворотным ковшом (Allegra X-15R, Beckman)

• Водяная баня (Precision)

• Системы для гель-электрофореза в импульсном поле (PFGE): система CHEF-DR III, каталожный номер 170-3695, 170-3700 и другие части (от 170-3690 до 170-3703, Bio-Rad)

Настройка буфера

Исходный материал HB (буфер для гомогенизации) (10 ×)

Для 10-кратного запаса (100 мМ основания Trizma, 800 мМ KCl, 100 мМ ЭДТА),

Добавить

12.1 г Trizma base,

59,6 г KCl,

37,2 г Na2 EDTA,

до ~ 800 мл ddh3O в 1-литровом флаконе PYREX. Перемешайте до полного растворения. Довести pH раствора до 9,2 с помощью NaOH и довести до конечного объема 1000 мл в градуированном цилиндре на 1000 мл. Перелейте раствор в стеклянную бутыль и храните при 4 ° C. Шток 10 × HB можно хранить при температуре 4 ° C до 1 года.

Раствор HB (1 ×)

Для приготовления основного раствора (1 × HB, 0.5 М сахарозы, 1 мМ тригидрохлорида спермидина, 1 мМ тетрагидрохлорида спермина)

Добавить

100 мл 10 × HB исходного раствора

171,2 г сахарозы к ~ 700 мл ddh3O

0,255 г тригидрохлорида спермидина

0,3480005 г

Тетрагидрохлорид спермина

во флаконе PYREX объемом 1 л. Перемешайте до полного растворения. Довести до конечного объема 1000 мл в градуированном цилиндре на 1000 мл. Перелейте раствор в стеклянную бутыль и храните при 4 ° C до 3 месяцев.

Triton X-100 (20% (об. / Об.) Буфер

Для 20% (об. / Об.) Буфера Triton X-100 [1 × HB, 0,5 M сахароза, 20% (об. / Об.) Triton X-100],

Добавьте

20 мл Triton X-100

10 мл маточного раствора 10 × HB

17,15 г сахарозы на ~ 60 мл ddh3O в 100-миллилитровом химическом стакане.

Перемешайте до растворения. Довести до конечного объема 100 мл в градуированном цилиндре на 100 мл.

Перелейте раствор в стеклянную бутыль и храните при 4 ° C.Исходный материал 20% Triton X-100 можно без особых проблем хранить при 4 ° C в течение 1 года или дольше.

Буфер NIB (буфер для изоляции ядер)

Сделайте буфер (1 × раствор HB, 0,5% Triton X-100, 0,5% (об. / Об.) 2-меркаптоэтанола) непосредственно перед использованием. Необходимый объем буфера составляет 10–15 мл на грамм веса образца, включая выделение ядер и последующие промывки.

Для 200 мл буфера

Смешайте

195 мл 1 × HB

5 мл 20% (об. / Об.) Буфера Triton X-100

Хорошо перемешайте и храните при 4 ° C или выше лед.

Непосредственно перед использованием добавьте в буфер 1 мл BME.

Критический

Всегда используйте свежеприготовленный буфер для выделения ДНК размером с мегабазу

2 × буфер CTAB (pH = 9,2)

2% ЦТАБ (мас. / Об.)

100 мМ Трис

20 мМ ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота)

1,4 М NaCl

1% ПВП (поливинилпирролидон) M _r 40000

10% × буфер CTAB

10% CTAB

0.7 М NaCl

1 × буфер для осаждения CTAB (pH = 9,2)

1% CTAB

50 мМ Трис

10 мМ EDTA

Высокосолевой буфер TE (pH = 9,0)

10 мМ Трис

1 мМ ЭДТА

1 М NaCl

0,1 × TE буфер (pH = 9,0)

1,0 мМ Трис

0,1 мМ ЭДТА

Площадь листа — как и почему измерение площади листа имеет жизненно важное значение для исследований растений | Инструменты для прикладного растениеводства

Площадь листа — как и почему измерение площади листа имеет жизненно важное значение для исследования растений

Листья легко измерить, и они также являются частями растения, наиболее чувствительными к окружающей среде.Сочетание этих двух факторов делает измерение площади листьев чрезвычайно полезным для ученых и производителей. Кроме того, листья являются одним из основных органов растения и отвечают за продуктивность растения и, в более широком масштабе, экосистемы или фермы. Поэтому важно понимать площадь листьев и различные методы ее измерения.

Почему так важна площадь листа?

Листья — один из важнейших органов растений. Фотосинтез, процесс, при котором растения производят пищу с использованием света, углекислого газа (CO2) и воды, происходит в листьях.Строение и состав листьев предназначены для фотосинтеза.

• Свет улавливается хлоропластами в листьях.
• Углекислый газ попадает через устьица или отверстия на нижней стороне листьев.

Многие другие важные взаимодействия с окружающей средой также происходят через листья.

Эвапотранспирация

Поскольку внутренняя ткань растений всегда имеет более высокое содержание воды, чем воздух, вода в виде водяного пара выходит через устьица, когда они открываются, чтобы впустить CO2 через процесс, называемый транспирацией.Растения должны регулировать открытие устьиц, чтобы достичь баланса между поглощением достаточного количества CO2 и ограничением потери водяного пара.

Сохранение устьиц закрытыми для экономии воды ограничивает поглощение CO2, что приводит к снижению производства пищи.

Если из-за испарения теряется слишком много воды, растение должно поглощать больше воды из земли. Это происходит как физическая реакция на высокий уровень транспирации, который приводит к отрицательному давлению, которое, в свою очередь, заставляет растение вытягивать больше воды через свои корни.

Этот набор обстоятельств имеет значительные последствия для растений:

• В более засушливых регионах или в более высоких пологах, где много солнечного света и относительно высокие температуры, растения имеют более мелкие листья.
• В более влажных районах и на более низких уровнях полога с меньшим количеством света или более низкой температурой у растений будут более крупные листья.

В растениеводстве чрезмерная транспирация означает больше полива и использования удобрений, поскольку вода является средой, через которую растение перемещает питательные вещества внутрь.

Таким образом, легко увидеть, как площадь листьев влияет на динамику различных растений как в естественных экосистемах, так и в производстве продуктов питания. Неудивительно, что площадь листа — одна из наиболее важных изученных характеристик листа.

Пластичность листа

Некоторые части растений быстро реагируют на изменения в окружающей среде. Листья считаются самым пластичным органом растения. Эта особенность делает листья идеальными индикаторами для краткосрочных и долгосрочных изменений внешних стимулов, таких как:

• Свет
• Наличие воды
• Температура
• Наличие питательных веществ
• Тип почвы

Рисунок 1: Средний вес винограда Токай (г) при сборе урожая на площади листьев на единицу веса урожая (см2 / г).От Kliewer, W.M. И Докузлян Н.К. (2005). (Изображение предоставлено: http://www.ajevonline.org/content/56/2/170)

Дисциплины, использующие измерения площади листа

Измерение площади листа — надежный параметр при изучении воздействия окружающей среды на растения в дисциплинах экологии, генетики и растениеводства. Экофизиологи, генетики, ботаники, экологи, ученые-экологи и агрономы — вот некоторые из профессий, которые используют измерения площади листа.

• Экология : Влияние обезлесения или лесовозобновления на растения в подлеске можно изучить с помощью измерений площади листьев.Измерения площади листьев с помощью портативных инструментов идеально подходят для полевых измерений в лесах и других природных экосистемах.
• Адаптация к окружающей среде : Поскольку размер листа является адаптацией и реакцией на окружающую среду, его можно рассматривать как индикатор условий, в которых растут растения: климат, рельеф, почвы и т. Д. Эти отношения интересны для генетиков, экологов и агрономы.
• Стресс урожая : Биологический и физический стресс, такой как травоядность, выпас скота или засуха, можно отслеживать по площади листьев.Экофизиологи используют измерения площади листьев при исследовании сельскохозяйственных культур или природных экосистем.
• Оптимизация культур : Сельскохозяйственные методы направлены на улучшение условий выращивания растений. Площадь листа — один из аспектов, измеряемых учеными-агрономами, особенно агрономами, для установления наилучших методов ведения сельского хозяйства. Точно так же фермеры могут проверить, создают ли они идеальные условия для выращивания своих однолетних и многолетних культур.

Измерение площади листа

Существуют разрушающие и неразрушающие методы измерения площади листа.Некоторые из распространенных методов обсуждаются ниже:

Прямые измерения : Это включает определение длины и ширины листа и использование уравнений взвешенной регрессии для каждого вида, чтобы получить площадь листа. Используемое уравнение:

.

𝐴 = 𝑏 × 𝑙 × 𝑤

где l — длина, w — ширина листа в самом широком месте, b — коэффициент формы листа, который варьируется от вида к виду, а A — площадь листа.

Миллиметровая миллиметровая бумага, метод : Здесь берется лист и обводится по миллиметровой бумаге, а сетки, покрытые листом, подсчитываются для получения площади.Этот метод может быть неточным и трудоемким, а также непрактичным, когда необходимо много измерений.

Планиметр : Это самый простой инструмент, который используется, но он разрушителен. Обрывают лист и прослеживают его границы. Планиметром измеряются размеры, и рассчитывается площадь.

Обработка изображений : изображения нескольких листьев с использованием туго ограничивающей области снимаются сверху, сбоку и под наклоном. Средние значения для каждого вида вычисляются с использованием сегментации листовой области, заполнения области и вычисления площади.Визуализация может быть неразрушающей и производиться разными способами.

Цифровые сканеры : Цифровые сканеры и сопутствующее программное обеспечение используют метод подсчета пикселей для измерения площади листа. Этот метод быстрый и неразрушающий.

Лучше всего проводить измерения листьев на рассвете или закате, когда лист испытывает наименьшую нагрузку от света и тепла. Листья, выбранные для измерения, должны быть из частей растения, подверженных воздействию солнечного света. Измерьте два случайно выбранных листа с каждого растения.Снимите мерки как минимум с десяти растений в поле.

CID Bio-Science предлагает два легких прибора для точных и неразрушающих измерений площади листьев в полевых условиях: CI-202 и CI-203.

Портативный лазерный измеритель площади листа

CI-202: это лазерный сканер, который измеряет длину и ширину листа для измерения площади листа и периметра, а также рассчитывает соотношение сторон и коэффициент формы.

• Он имеет разрешение 0,01 см2 и не требует калибровки.
• Прилагаемый регистратор данных, программное обеспечение и USB могут хранить до 8000 показаний и передавать их на компьютеры.
• CI-202 обеспечивает мгновенные результаты и покрывает скорость 200 мм / сек.

Портативный лазерный измеритель площади листа CI-203: этот измеритель площади листа имеет лазерный луч и оптический датчик движения для измерения длины и ширины листа для расчета площади и периметра листа. Он также измеряет форму и соотношение сторон листьев.

• Встроенный GPS позволяет пометить каждый лист по его местоположению, что позволяет отслеживать рост листа или растения.
• Карта Wi-Fi и USB упрощают передачу данных. CI-203 может хранить 15 000 точек данных.
• Измерение отдельных листов возможно в сочетании с конвейерной насадкой (CI-203CA).

Дополнительное чтение

Чтобы узнать больше об увлекательной взаимосвязи между окружающей средой и листьями, а также о том, как напрямую измерить листья, ознакомьтесь со следующими статьями:

Растущее значение площади листа

Исследования и измерения площади листа станут более важными в будущем с повышением температуры из-за изменения климата.Такие инструменты, как измерители площади листьев, позволяют производителям сельскохозяйственных культур, фруктов, овощей и цветов обнаруживать изменения в среде выращивания растений. Измерители площади листа также жизненно важны для изучения реакции растений на окружающую среду и для оптимизации урожайности в условиях меняющегося климата.

—

—

Виджаялакшми Кинхал
Научный писатель, CID Bio-Science
Ph.D. Экология и наука об окружающей среде, бакалавр сельского хозяйства

Источники

Ислон, H.М., и Блум А. Дж. (2014). Easy Leaf Area: автоматический анализ цифровых изображений для быстрого и точного измерения площади листа. Приложения в науках о растениях, 2 (7), приложения 1400033. DOI: 10.3732 / apps.1400033

Ф.Дж. Монтеро, Ф.Дж., де Хуан, Дж. А., Куэста, А., и Браса, А. (2000). Неразрушающие методы оценки площади листа у Vitis vinifera L. HortScience 35: 696–698. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.35.4.696

Kemp, C.D. (1960). Методы оценки листовой поверхности трав по линейным измерениям.Анналы ботаники, 24: 491–499, https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a083723

Кливер, W.M. И Докузлян Н.К. (2005). Соотношение площади листьев и массы урожая на виноградных лозах: влияние на фруктовый состав и качество вина. Am J Enol Vitic. 56: 170-181. Получено с http://www.ajevonline.org/content/56/2/170

.

Kunzmann, D. Получено с https://uol.de/fileadmin/user_upload/biologie/ag/landeco/download/ LEDA / Standards / Leda-S3-2_leaf_traits.pdf

Формы листьев и стратегии.(2009, 12 июля). Виртуальная природная тропа в Пенсильвании в Нью-Кенсингтоне. Получено https://www.psu.edu/dept/nkbiology/naturetrail/leaves.htm

.

Мело-младший, J.C.F., & Boeger, M.R.T. (2016). Характеристики листьев и пластический потенциал видов растений в свето-эдафическом градиенте из Рестинга на юге Бразилии. Acta biol. Коломба 21: 51-62. DOI: http://dx.doi.org/10.15446/abc.v21n1.47621.

Ньяквенде, Э., Паулл, К. Дж. И Атертон, Дж. Г. (1997) Неразрушающее определение площади листьев у растений томата с использованием обработки изображений, Journal of Horticultural Science, 72: 2, 255-262, DOI: 10.1080 / 14620316.1997.11515512

Пандей С.К., Сингх Х. (2011) Простой и экономичный метод оценки площади листа. Журнал ботаники, 2011: 6 страниц. https://doi.org/10.1155/2011/658240.

Аудиопедия. (9 июля 2018 г.) Что такое конкретная площадь листа? Получено с
https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=zIRstgKci30

.

Что такое листья и почему они важны? (2016, 18 августа). Получено с https://cid-inc.com/use-case/what-are-leaves-and-why-are-they-important/

.

Масса растений для роста и развития

Калькулятор для производства ограниченного количества каннабиса для медицинских целей

Министерство здравоохранения Канады

Этот калькулятор — инструмент, который вы можете использовать, если вы подаете заявку на регистрацию в Health Canada по номеру:

• производить ограниченное количество каннабиса для собственных медицинских целей или
• назначить другое лицо для его создания от вашего имени

Воспользуйтесь калькулятором для производства ограниченного количества каннабиса в медицинских целях, чтобы узнать:

• сколько растений марихуаны вы или назначенное вами лицо можете произвести
• сколько сушеной марихуаны или ее эквивалента вы или назначенное вами лицо можете хранить

Что нужно знать

В соответствии с Правилами доступа к каннабису для медицинских целей (ACMPR) вы или назначенное вами лицо можете только начать производство каннабиса после того, как вы получите свидетельство о регистрации от Министерства здравоохранения Канады.

Для регистрации в Health Canada необходимо подать заявление и предоставить оригинал медицинского документа от вашего практикующего врача.

Получив свидетельство о регистрации, вы можете зарегистрироваться у лицензированного производителя, чтобы заказать:

• растения и / или семена в качестве исходного сырья
• промежуточная поставка свежей или сушеной марихуаны или масла каннабиса

Вы можете получить доступ к этой опции временной поставки:

• в ожидании первого урожая
• , если ваш урожай не удастся, и у вас недостаточно каннабиса на складе для удовлетворения ваших потребностей

Калькулятор лимитов производственных мощностей и складских помещений

Количество растений, которые можно выращивать, и количество хранимой сушеной марихуаны ограничено.Этот предел основан на формуле ACMPR, которая учитывает:

• суточная сумма, утвержденная вашим практикующим врачом
• Средняя урожайность растения при определенных условиях выращивания, например при выращивании в помещении или на открытом воздухе
• количество циклов роста, ожидаемых в году

Следующий калькулятор предназначен только для справки.

Вы или назначенное вами лицо можете начать выращивать растения марихуаны только после того, как получите свидетельство о регистрации от Министерства здравоохранения Канады.

Калькулятор

Введите допустимые суточные граммы, выберите в помещении и / или на улице и нажмите «Рассчитать» для получения результатов.

Javascript отключен, пожалуйста, включите его, чтобы использовать калькулятор.

Связанная информация

Сообщить о проблеме на этой странице

Спасибо за помощь!

Вы не получите ответа.По всем вопросам обращайтесь к нам.

Дата изменения:

16.01.2018

Экологически оптимальные, питательные, белковые и энергосберегающие растительные альтернативы американскому мясу

Постановка проблемы

Мы разрабатываем 500 рационов на основе растений Монте-Карло, которые заменяют по отдельности все мясо (приблизительно 460 ккал, 30 г белка и 170 г. общая масса на человека в день) или только говядину (190 ккал, 12 г белка и 66 г общей массы человека ^-1 d ^-1 ) в средней американской диете (MAD).{35} \) включает ежедневные массы 35 различных единиц растений, случайно выбранных из полного пула, состоящего из 64 единиц растений. Довольно произвольный выбор из 35 элементов для каждой реализации MC стремится представить типичную естественную повседневную изменчивость фактических рационов, но повторение подмножества вычислений с 25 и 50 элементами на реализацию MC не дало заметной разницы. Набор MC из 500 членов, конечно же, является незначительной частью примерно 10 ¹⁸ возможных розыгрышей 35 элементов из 64 пула. Такое усечение отчасти является необходимостью.Поскольку поиск возможных решений требует больших вычислительных ресурсов, 500 — это примерно верхний предел управляемости. Однако гораздо более важным для получения достаточного количества 500 является небольшая вариабельность состава, которую демонстрируют возможные решения (см. Рис. 3 и S1 этой статьи). Каждая диета на основе раствора на основе растений состоит из массы 35 случайно выбранных растительных элементов (элементы размером x ) из полного набора из 64, описанного в следующем разделе. Вместе 35 масс удовлетворяют всем ограничениям по питанию при минимальном использовании ресурсов.

Пищевая ценность содержится в матрице коэффициентов A , элемент которой a _ij содержит содержание пищевого атрибута j в продукте i . Столбец A , соответствующий ржи, например, содержит ккал (г ржи) ^-1 , г белка (г ржи) ^-1 и все другие рассматриваемые пищевые атрибуты на г ржи. Точно так же строка A , соответствующая, скажем, витамину К, содержит содержание витамина К на грамм каждого рассматриваемого пищевого продукта.

Источники данных о питании

Наши источники данных о питании основаны на ранее составленном наборе данных ^5,14 из таблиц состава пищевых продуктов Министерства сельского хозяйства США и обновлены для определенных питательных веществ. К ним относятся фитостерин ⁴⁰ , омега-3 жирные кислоты ^41,42 , флавоноиды ⁴³ и растворимая клетчатка. Несмотря на наши энергичные попытки, мы не можем получить некоторые пищевые атрибуты для некоторых продуктов (серые ячейки в электронной таблице SI). Таблица SI включает подробные ссылки и комментарии для получения дополнительной информации.{{N} _ {p}} \) векторов, где количество элементов растений составляет N _p = 35 для рационов замещающих растений MC и 63 для статистики всех 500 рационов замещающих растений.

Информация об использовании ресурсов

Размерные значения использования ресурсов c _ij для пахотных земель и Nr были получены из предыдущих исследований ^5,12,14 , касающихся использования ресурсов, связанных с производством, скорректированных с учетом потерь ¹⁸ (т. Е. фактическое потребление с учетом потерь продуктов питания с фермы на стол и несъедобных долей).

Информация о выбросах парниковых газов основана на оценках жизненного цикла (LCA), цитируемых в ссылках ^5,16 , с использованием отчета об оценке 5 ^{th 40} Межправительственной группы экспертов по изменению климата ⁴⁰ Потенциал глобального потепления за один век ( GWP ₁₀₀ ) и перевод розничного веса в «скорректированные потери». В то время как более ранняя работа ⁴⁴ подчеркивала чрезмерное упрощение GWP ₁₀₀ , это единственный широко используемый показатель выбросов в литературе по оценке жизненного цикла окружающей среды, которую мы используем для получения выбросов на грамм пищевого продукта, и он облегчает сравнение наших результатов с большинством более ранние анализы.Мы не занимаемся секвестрацией или выбросами, связанными с изменениями в землепользовании.

При отсутствии LCA конкретного продукта питания мы используем аналогичные элементы (например, с использованием значений пшеницы для полбы) или соответствующие категориальные значения ¹⁶ (например, «орехи» для миндаля, см. Файл таблицы SI). В дополнение к более ранним результатам, здесь мы также рассматриваем использование свежей («голубой») воды, взятое из метаанализа глобальных показателей жизненного цикла пищевых продуктов ¹⁶ и скорректированное с учетом потерь. Использование ресурсов кормов для животных и выбросы парниковых газов взяты из более ранней версии U.С. изучает ^5,14 .

Наши данные об использовании ресурсов и воздействии на окружающую среду (см. Файл электронной таблицы SI), таким образом, частично полагаются на доступные LCA, которые не полностью отражают изменчивость в пространстве, времени и агропрактике, и поэтому могут не быть репрезентативными на национальном уровне. Несмотря на то, что в настоящее время мы работаем на уровне техники, наш анализ носит в некоторой степени предварительный характер и требует дополнительных данных и более качественной характеристики продовольственной системы США в целом.

Функция затрат на использование ресурсов

Обобщая ранее ^12,13,14,45 одноцелевых вычислений, j -й элемент объединенной безразмерной функции затрат c (соответствует j -й продовольственной позиции) равен \ ({c} _ {j} = {\ sum} _ {i = 1} ^ {4} {w} _ {i} \, ({c} _ {ij} — \, {\ bar {c}) } _ {i}) / {s} _ {i}.{n} \) — это доля общего годового использования ресурсов i в стране (верхний индекс n ), приходящаяся на животноводство (верхний индекс a ). Например, поскольку для выращивания кормов для скота используется примерно 150 миллионов пахотных земель, ^5,20 , что составляет ≈37% от общего национального использования пахотных земель примерно 0,4 миллиарда акров ⁴⁷ , w _земли ≈ 0,37. Аналогичные соображения приводят к w _i ≈ 0.21, 0,06 и 0,12 для i = [2, 4], что соответствует Nr ⁴⁸ , выбросам парниковых газов ⁴⁹ и воде ⁵⁰ .

Как и такие предшественники, как Eco-Indicator ⁵¹ или безопасный рабочий подход к взвешиванию воздействий жизненного цикла ⁵² , наш выбор ⁴⁶ — минимизация совокупных затрат c — признает многогранный характер воздействия человека на окружающую среду. виды деятельности. Эта многомерность диктует, что оправданное объединение различных воздействий должно направлять экологические оптимизации.Любой такой метод унификации должен сравнительно взвешивать различные, потенциально противоположные воздействия на окружающую среду рассматриваемой деятельности человека, вероятно, с различными механизмами и физическими единицами, и объединять их в единую меру комбинированного воздействия на окружающую среду. Это может принимать множество неуникальных форм, одна из которых — это наш выбор c , объединяющая разнородные воздействия в единую скалярную функцию стоимости, которую нужно оптимизировать. Точный выбор формализма комбинации и значений его параметров также неоднозначны.Наш выбор — взвешенная линейная комбинация относительного бремени с весами, отражающими преобладание животноводства над текущим общенациональным использованием каждого ресурса — направлен на экономию усилий и доброй воли в области охраны окружающей среды. Обе ограниченные, экологически мотивированные рекомендации или законы должны приниматься только в том случае, если можно разумно ожидать, что они улучшат питание при минимизации или, по крайней мере, сокращении экологических издержек производства продуктов питания. Этот поиск сбалансированных экологических улучшений (с учетом различных экологических аспектов) лежит в основе сочетания индивидуальных нагрузок, достигаемых вышеупомянутым c .Однако конкретный метод объединения этих бремен, физические единицы и социальное значение которых широко варьируются, в единую меру явно субъективного «улучшения окружающей среды» не является ни уникальным, ни однозначным.

Сделанный нами здесь выбор, приведенная выше формулировка гирь w _i , отражает наше мнение о том, что наиболее реалистичным ожиданием предлагаемых изменений является не полная перестройка продовольственной системы, а постепенные изменения относительно к сегодняшнему состоянию.Таким образом, по крайней мере в самом начале предполагаемое изменение разумно рассматривать как небольшое нарушение текущего состояния. С этой точки зрения имеет смысл судить о социальной желательности данного небольшого изменения в использовании данного ресурса — скажем, 1% от сегодняшнего количества удобрений — отчасти по важности домашнего скота для общего национального бремени. Таким образом, например, усилия по сокращению выбросов парниковых газов, связанных с животноводством, которые составляют 6% от общих национальных выбросов, могут, вероятно, быть вторичными по отношению к усилиям по сокращению общенационального загрязнения воды за счет эвтрофикации из-за стока азотных удобрений, из которых около одной пятой приходится на животноводство. .(Эти значения отражают значения весов ПГ и Nr, приведенные ранее, и на эти соображения вполне может повлиять субъективный выбор, который, например, выделяет конкретную физическую нагрузку на окружающую среду как непропорционально важную, таким образом потенциально «накладывая вето» на вышеуказанное взвешивание) .

Ограничения по питанию, избыточность

Функция затрат минимизируется с учетом ограничений по питанию ¹⁹ . Мы не используем все атрибуты питания по адресу USDA data ¹⁹ .Мы отказываемся от некоторых продуктов (например, кофеина, трансжиров), которые, по нашему мнению, не содержатся в растительных или мясных продуктах. Мы также исключаем из расчетов ограничения, касающиеся углеводов и сахара, из которых замененное мясо практически не доставляет, а также B ₁₂ и холестерин, из которых растения доставляют крайне мало ⁵³ или совсем не доставляют соответственно; понятие «замена» просто неприменимо к этим питательным веществам. Таким образом, никакая замещающая диета не содержит B ₁₂ , хорошо известное ограничение растительных диет ⁵⁴ , которое легко устраняется добавками ²⁴ , и все замещающие диеты содержат больше углеводов, чем диеты, которые они заменяют.{T} {\ bf {u}} \ Equiv {U} _ {{\ boldsymbol {i}}} <{b} _ {i} \). В обоих случаях, даже когда массы всех объектов установки достигают своих крайних значений, наименее благоприятных для осуществимости, неравенства по-прежнему одинаково удовлетворяются, что не ограничивает решение.

Мы тестируем все оставшиеся ограничения на избыточность, создавая U = Au и L = Al (векторы, содержащие L _i и U _i для всех рассмотренных пищевых атрибутов / ограничений) из 500 случайно выбранных 35 наборов элементов растений, и при вычислении процента случаев в этих ансамблях данное ограничение оказывается избыточным во всех заменах мяса или говядины.Некоторые атрибуты (например, общая и растворимая клетчатка или ликопин) полностью избыточны для обоих заменителей, отражая отсутствие этих питательных веществ в мясе (что означает, что базовое значение их соответствующих b _i равно нулю, так что любые комбинация неотрицательных x _i будет превышать нижнюю границу, таким образом идентично удовлетворяя неравенству). Из полного набора пищевых атрибутов в Таблице 2, за исключением исключенных углеводов, сахара, B ₁₂ и холестерина, следующие не являются единообразно избыточными по крайней мере в одной из двух замен: энергия, белок, общий жир, кальций, железо, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, медь, селен, витамины A, E, C, D, K, B _1,2,3,5,6 , фолиевая кислота, холин, насыщенные жиры, Ом _{3 , 6} , поли- и мононенасыщенные жирные кислоты, и масса, всего 30 активных ограничений.{44} \) содержит прогнозируемую (отсюда и шляпу) суточную поставку всех пищевых атрибутов с помощью диеты, состав которой отражают элементы x . {(b)} \) для всего мяса и говядины соответственно.{(a, b)} \) удерживая.

Белок — единственное равенство; Альтернативные растительные диеты в точности заменяют забытый мясной белок. Это отражает тот факт, что интерпретация экологических и пищевых последствий перехода от мясной к растительной диете затруднительна, если замещенный мясной белок не сохраняется идентичным образом растительным белком, который доставляется в замещающей диете. Состав, сохраняющий белок, не игнорирует чрезмерное потребление белка в США ¹⁸ или предположение о том, что в среднем едоки растений чрезмерно потребляют меньше белка, чем все население ⁵⁹ .Скорее, этот выбор дает результаты «на единицу замененного мясного белка», которые могут быть обобщены на замену растений другим интересующим уровнем потребления мясного белка.

29 активных ограничений неравенства определяют, что все неизбыточные пищевые атрибуты остаются выше или ниже установленных эмпирически установленных границ со смыслом (≤ или ≥) неравенств, приведенных в таблице 2 (как L или U соответственно).

Ослабление ограничений

Следующие несколько исключений из наложенных ограничений ограничения неравенства оказались необходимыми для улучшения в противном случае неразрешимых проблем.При замене всего мяса мы снижаем нижнюю границу содержания селена, холина и мононенасыщенных жирных кислот от полной суммы поставок трех замененных видов мяса до половины этих значений и повышаем допустимую массу до 250 г (устраняя неизбежные и в значительной степени положительные объемные природа диет на основе растений ⁶⁰ ). Заменяя только говядину, мы аналогичным образом ослабляем ограничения селена, холина и мононенасыщенных жирных кислот, также снижаем до 50% уровень, соответствующий ниацину (B ₃ ), и увеличиваем верхнюю границу массы до 300 г.

В дополнение к ограничению общей массы, мы также налагаем рандомизированные нижнюю и верхнюю границы на массы отдельных предметов, соответственно l _j = max [0, N (0, 0,5)] и u _j = 20 ± N (0, 5) g для j = {все объекты завода}, где N (0, с ) обозначает случайные выборки из центрированного нормального распределения с дисперсией с. ² для каждой реализации Монте-Карло.Поскольку чеснок имеет тенденцию присутствовать в возможных решениях в количествах (г чеснок человек ^-1 d ^-1 ), которые превышают предпочтения большинства людей, мы устанавливаем u _чеснок = 5 ± N (0, 1) г .

Выявление уникально значимых ограничений

Чтобы лучше понять результаты и получить механистическое понимание состава рационов на основе замещающих растений, мы стремимся выявить ограничения неравенства, которые особенно сильно влияют на состав раствора, используя два частично избыточных критерия.Первая характеристика ограничений, которые строго контролируют решение, заключается в том, что каждый из 500 найденных возможных растворов MC доставляет количество питательных веществ и , едва отличное от соответствующей границы, тривиально больше, чем наложенная нижняя граница, или тривиально меньше, чем наложенная верхняя граница. граница. Подобно подростку, который приходит домой в 11:59, чтобы просто побить комендантский час «не позднее полуночи», такие неравенства фактически являются равенствами в том смысле, что все реализации MC удовлетворяют для a и b условию \ (| {\ hat {b}} _ {ik} ^ {(a, b)} — {b} _ {ik} ^ {(a, b)} | \ lll {b} _ {ik} ^ {(a, b)} \), так что количество питательного атрибута i , обеспечиваемого раствором k th MC, лишь несущественно отличается от соответствующего установленного предела.{-1}} \) <0,05, или, по сути, то, что отношение изменчивости предсказанных левых частей к их среднему значению (где и дисперсия, и среднее значение вычисляются по всем реализациям MC k ) является небольшим.

Нормализация доставки питательных веществ на рис. 1

На основной панели рис. 1 представлена ​​объемная доставка 16 питательных веществ двумя замененными и двумя заменяющими диетами. Чтобы представить эти значения доставки в перспективе и уравнять их, мы поэлементно нормализуем их усеченным средним американским рационом (tMAD), b ^{( t )} = A x ^MAD , доставка 34 пищевых атрибутов всеми 73 растениями и животными в нашем наборе данных с массами x ^MAD , которые они вносят в среднюю американскую диету (MAD).Таким образом, значения ≈25% для каротина β на рис. 1a, например, означают, что средняя доставка каротина β двумя наборами замещающих диет на основе растений 500 MC (замена говядины и всего мяса) составляет около 25% от общая доставка по x ^MAD .

Выделение и культивирование протопластов из видов каланхоэ: оптимизация концентрации регуляторов роста растений для эффективного производства каллуса

Растительный материал

В настоящих экспериментах использовали девять каланхоэ видов: K.aromatica, три сорта K. blossfeldiana : ‘Charming Red Meadow’, ‘Charlie’ и ‘Paris’, K. gracilipes, K. marnieriana, K. miniata, K. pinnata дикого типа (WT) и корневые онкогенные локусы ( rol ) — ген трансформированный тип (неопубликовано), K. pumila, K. streptantha и K. rotundifolia. Черенки растений выращивали в торфяной почве (NPK 14-7-15 0,650 кг на м ³ + микр 50 г на м ³ , тип почвы: «Pindstrup Substrate No.1 ’, Pindstrup Mosebrug A / S, Ryomgård, Дания) в горшках диаметром 11 см и выращивали в теплице с дневной / ночной температурой 24 ± 4 ° C / 18 ± 4 ° C и световым периодом 16 часов. Дополнительное освещение 260 мкмоль с ⁻¹ м ⁻² , поставляемое Philips Master SON-T PIA Green Power 400 Вт, было обеспечено, когда естественное световое излучение было ниже 180 мкмоль с ⁻¹ м ⁻² . Приливное орошение проводили водой, содержащей удобрения (Pioneer NPK Macro 14-3-23 + Mg в сочетании с Pioneer Micro; pH 5.5; EC = 1,3, Азелис, Антверпен, Бельгия) один раз в неделю.

Аксенические культуры растений

Сегменты стебля с пазушными зачатками использовали в качестве источника эксплантов in vitro. Стебли растений собирали с 1-2-месячных растений и стерилизовали поверхность в соответствии с Lütken et al. (2011). Эксплантаты размером 3 ± 0,2 см культивировали на среде MS (Murashige and Skoog, 1962), содержащей 30 г / л сахарозы, 0,5 г / л 2- ( N -морфолино) этансульфоновую кислоту (MES), 0,66 г / л CaCl ₂ , 0,08 г / л Этилендиамино- N , N ‘-бис (2-гидроксифенил) уксусная кислота железа (EDDHA-Fe), 1 мл / л Atamon ™ (бензоат натрия), 100 мг / л тиментина , 0.05 мг / л ИУК и 3 г / л гельрита. Перед автоклавированием pH доводили до 5,8. Все культуры поддерживали в камере для выращивания при 24 ° C с фотопериодом 16 часов и интенсивностью света 150 мкмоль с ^-1 м ^-2 . Растения субкультивировали ежемесячно / раз в два месяца в зависимости от сорта и сохраняли в качестве источника листового материала для выделения протопластов.

Выделение протопластов

Протопласты выделяли из молодых полностью разросшихся листьев растений in vitro.Один грамм ткани листа был разрезан на полосы 1-2 мм в 10 мл промывочной среды (WM: 1,65 г / л макроэлементов MS, 106 г / л маннита, 7 г / л глицина, 1,5 г / л CaCl ₂ , 0,5 г / л MES, pH 5,8, автоклавировано) в 5-сантиметровые чашки Петри. После 30 мин инкубации раствор WM заменяли стерилизованным на фильтре (0,2 мкм, Whatman, International Ltd., Мейдстон, Кент, Великобритания) ферментативным раствором, содержащим 0,5% (мас. / Об.) Целлюлазы Onozuka R-10 (Duchefa Biochemie, Haarlem. , Нидерланды) и 0,1% (мас. / Об.) Дризелазы (Sigma-Aldrich, St.Луис, США) растворяется в WM. Переваривание проводили при комнатной температуре в темноте при встряхивании при 40 об / мин в течение 16-18 часов. Суспензию протопластов фильтровали через 4-слойную стерильную марлю и центрифугировали при 100 × g в течение 10 мин. Осадок протопласта суспендировали в 10 мл флотационной среды (FM: 205 г / л сахарозы, 0,64 г / л MES, pH 6,0, стерилизовано фильтрованием). Протопласты очищали центрифугированием в градиенте плотности при 50 × g в течение 10 мин после наслаивания 1 мл модифицированного W5 (Menczel et al.1981) (0,46 г / л сахарозы, 18,38 г / л CaCl ₂ · 2H ₂ O, 0,37 г / л KCl, 9,076 г / л NaCl, pH 5,8, автоклавировано) на FM. Собранные протопласты суспендировали в 10 мл W5 и центрифугировали при 100 × g в течение 10 мин для сбора протопластов.

Оценка урожайности и жизнеспособности

Очищенные протопласты подсчитывали с использованием камеры для гемоцитометра Fuchs-Rosenthal. Выход выражали как количество протопластов на грамм сырой массы (gfw). Жизнеспособность протопластов определяли окрашиванием флуоресцеина диацетатом (FDA) по Widholm (1972).Для оценки жизнеспособности 0,5 мкл раствора FDA (25 мг FDA, растворенного в 5 мл ацетона, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, США) добавляли к 100 мкл суспензии протопластов. Протопласты наблюдали под флуоресцентным микроскопом (Leica DM2000 LED, Leica, Германия; фильтр возбуждения BP 450–490 нм, дихроматическое зеркало: 510 нм и эмиссионный фильтр: LP 515 нм), оснащенный цифровой камерой (Leica DFC420, Leica, Германия). . Жизнеспособность протопластов определяли как соотношение между зелеными флуоресцентными протопластами и общим числом наблюдаемых протопластов.Средний выход протопластов и жизнеспособность рассчитывали на основе двух независимых выделений на каждый генотип. Скринировали по крайней мере три микроскопических поля на изоляцию с минимум 50 протопластами.

Культура протопластов

Протопласты суспендировали в культуральной среде 1 (M1 — таблица 1) и культивировали при концентрации 10 ⁵ протопластов мл ^-1 в 1 мл или 2,5 мл в зависимости от эксперимента. Культуры обновляли еженедельно, добавляя 0,4 объема свежей среды с более низкой концентрацией маннита (M2 — Таблица 1).Через 4 недели культуральную среду заменяли тем же объемом среды 3 (M3 — таблица 1). В M3 культуры сначала культивировали в течение 2 недель в темноте, а затем в течение 2 недель с 16-часовым фотопериодом. Культуры регулярно проверяли под микроскопом (Leica DM2000 LED, Leica, Германия) на предмет деления клеток и образования микроколоний. Определяли количество микрокаллиц (диаметром 1-2 мм), и их переносили с помощью пинцета в чашки Петри диаметром 5 см, содержащие твердую среду 4 (M4 — таблица 1). Развитые побеги отделяли от органогенного каллуса и культивировали на твердой среде 5 (М5 — таблица).Состав сред, условия культивирования и продолжительность культивирования показаны в таблице 1. Концентрации PGR различались между экспериментами 1 и 2 и показаны в таблицах 2 и 3.

Таблица 1 Среды, используемые для культивирования протопластов каланхоэ, , пролиферации каллуса, и регенерация растений Таблица 2 Добавки среды PGR в эксперименте 1 Таблица 3 Добавки среды PGR в эксперименте 2

Эксперимент 1: выход протопластов и скрининг жизнеспособности

Использовали девять видов каланхоэ (12 образцов), описанных выше.Выделение протопластов, оценку урожайности и жизнеспособности проводили, как описано выше, с использованием 0,5 г листового материала на выделение. Культуры протопластов были созданы из 2,5 мл культуры на 5-сантиметровую чашку Петри. Среды были такими, как описано в таблице 1, и они были дополнены PGR в соответствии с таблицей 2. Культуры протопластов наблюдали ежедневно в течение первой недели и один раз в неделю в течение оставшегося периода культивирования. Для каждого образца растения проводили по три независимых выделения.Рассчитывали средние значения и стандартные отклонения. Дисперсионный анализ (ANOVA) и тесты достоверно значимой разницы Тьюки (HSD) были выполнены с использованием SPSS 9.1 (Институт SPSS, Чикаго, США) для оценки эффекта лечения.

Эксперимент 2: Оптимизация концентраций PGR

Чтобы определить влияние растительных PGR на регенерацию протопластов, были созданы культуры протопластов с 12 различными концентрациями PGR и одним контролем (без PGR) с использованием пяти образцов Kalanchoë : K. blossfeldiana «Очаровательный красный луг», «Чарли» и «Париж», K. marnieriana и K. pinnata WT. Протоколы выделения протопластов и оценки выхода были такими, как описано выше. Количество листового материала для выделения протопластов определяли на основании результата эксперимента 1, чтобы получить 39 × 10 ⁵ протопластов. Культуры протопластов помещали в чашки Петри диаметром 35 мм с 1 мл культуры протопластов с плотностью 10 ⁵ протопластов мл ^-1 .Культивирование проводили в условиях, описанных в таблице 1. В среду добавляли концентрации PGR в соответствии с таблицей 3. Каждая обработка включала 3 технических повтора (чашка Петри) и повторялась дважды. После 5 недель в твердой среде M4, если не наблюдалось образования побегов или корней, каллусы поддерживали на M4 в течение дополнительных 4 недель. Дисперсионный анализ (ANOVA) и тесты достоверно значимой разницы Тьюки (HSD) были выполнены с использованием SPSS 9.1 (Институт SPSS, Чикаго, США) для оценки эффекта лечения.