Diseño y aplicación de un continuo¹³ C y¹⁵ N Cámara Etiquetado de Uniforme o Diferencial, metabólico y estructural, Planta de isótopos de etiquetado

1. Cámara de la Construcción Construir la cámara de etiquetado en un invernadero para permitir el máximo potencial de la luz natural para el crecimiento vegetal. Asegúrese de que la fuente de alimentación adecuada está disponible para alimentar todos los componentes de la cámara. Construir la cámara de etiquetado mediante el montaje de 3.175 mm paredes de acrílico transparente de policarbonato de espesor (también sería adecuado) y unos 6,35 mm de espesor de techo de acrílico transparente en un marco de aluminio con un piso de acero pintado de blanco para maximizar la reflexión solar. Las dimensiones de la cámara se pueden adaptar a las necesidades individuales de investigación. Monte la cámara en ¾ in (19 mm) de madera contrachapada en bloques de cemento. Haga agujeros en el cristal de acrílico, marco de aluminio y piso de acero y use los tornillos para sujetar todos los componentes juntos. Selle todas las juntas con masilla de silicona para asegurar un sello hermético. Construir una puerta montando una sección del revestimiento acrílico sobre tornillos largos, que puede enroscarse hacia abajo usando remopalomillas vable. Selle la puerta con burletes para evitar fugas de aire. Seleccione un área directamente adyacente a la cámara como centro de control para montar toda la temperatura, humedad, CO 2 controles, y los equipos de vigilancia. Cuidadosamente taladre agujeros pequeños en la pared de la cámara adyacente al centro de control para todos los cables eléctricos y los tubos de gas. Utilice masilla de silicona para sellar los agujeros alrededor de los cables y los tubos para evitar fugas de aire. Prueba de la cámara para el escape de aire llenándolo con un alto nivel de CO 2 (por ejemplo, 800 ppm) y dejar reposar toda la noche. Si la concentración de CO 2 en la cámara se mantiene a su nivel original, entonces es hermético. Si la concentración de gotas de la noche y después todas las costuras se deben examinar y volver a sellar con masilla de silicona hasta que se logra un sellado hermético. Para algunas plantas adaptadas a las altas condiciones de luz, añadir luces conectadas a un temporizador en el exterior inmediato de la Chamber para aumentar la penetración de la luz y la productividad de la planta. 2. Los controles de temperatura y humedad Regular la temperatura de la cámara mediante la instalación de un comercial de tipo split de aire acondicionado con la refrigeración (evaporador) bobinas situadas en el interior de la cámara y las bobinas del compresor y del condensador ubicados fuera del invernadero para disipar el calor. Ajuste el acondicionador de aire para mantener la temperatura deseada. Use una pequeña sala de deshumidificador para controlar la humedad en la cámara. Perforar un agujero de drenaje a través del suelo de la cámara adyacente al deshumidificador. Retire el colector de condensado desde el deshumidificador, y conectar un tubo de drenaje desde el deshumidificador a través del agujero de drenaje en el suelo de la cámara. Debajo de la cámara, coloque un tarro abierto lleno de agua para que el deshumidificador para drenar directamente en. Esto crea un sello hermético sino también permitir el equilibrio de presión. <li> Instalar un controlador, como el controlador Omega iSeries, en el centro de control con un sensor de humedad dentro de la cámara. Conecte el controlador al sistema de deshumidificación con un relé de estado sólido y ajuste el regulador de humedad con una alarma alta y el swing para mantener las condiciones óptimas de crecimiento en la cámara. Las condiciones óptimas de temperatura y humedad serán diferentes para diferentes especies de plantas. 3. CO 2 Controles El 13 C-CO 2 de enriquecimiento se consigue mediante dos 2 tanques de gas puro CO, una de 10% de átomos de 13 C-CO 2 o superior y una de 1,1% de átomos de 13 C-CO 2 (abundancia natural). Monitorear la concentración de CO 2 por tener una bomba de diafragma dibujar continuamente aire de la cámara a través de un Analizador de Gas de infrarrojos (IRGA) y luego la bomba de aire de nuevo en la cámara, manteniendo así un sistema cerrado (Figura 1). Seta de alarma baja y la banda muerta en el software IRGA para mantener concentraciones de CO 2 en un intervalo deseado. Aquí, nosotros usamos una alarma baja de 360 ppm con una banda muerta de 40 ppm para mantener concentraciones de CO 2 entre 360-400 ppm. Conectar una válvula de dosificación para cada tanque y cuidadosamente ajustarlos para lograr el nivel de enriquecimiento de C de destino 13. Ajuste los reguladores del tanque a 20 psi. Inserte una válvula de solenoide entre la válvula dosificadora y el regulador de cada tanque. Únete a las salidas de las dos válvulas de medición juntos y tubo de ellos en el centro de la cámara. Conecte un relé de estado sólido a la salida IRGA para controlar las válvulas de solenoide (Figura 1). 4. Sistema de Monitoreo Remoto basado en la Web Vigilar concentraciones de CO 2 procedentes del software IRGA accediendo a un archivo local una vez cada 30 segundos. Cree una utilidad personalizada (por ejemplo en perl o en otro lenguaje de programación) para recogerentradas desde el archivo de registro de CO 2 locales, junto con la fecha y hora del ordenador portátil actual, y subirlos a una aplicación web de back-end. Configure la aplicación web para consultar la temperatura y los datos del sensor de humedad. Utilizar un sistema de seguimiento para comprobar el estado de la temperatura en la cámara de cada cinco minutos para evitar posibles picos de temperatura que destruirían las plantas si el sistema de aire acondicionado falló. Monitorear los datos CO 2, temperatura y humedad en cualquier navegador web estándar, por lo que cualquier pico de temperatura inesperados o CO 2 gotas se pueden inmediatamente atendidas. 5. Sistema de Riego Perforar un pequeño agujero en la pared de la cámara de vidrio acrílico por maceta. Utilizar tubos de irrigación para crear un anillo de riego por goteo por maceta y alimentar el tubo de irrigación a través de la pared de la cámara hacia el exterior. Sellar los agujeros alrededor de los tubos de riego con masilla de siliconapara evitar fugas de aire. En el exterior de la cámara, conecte el tubo de irrigación a la tubería para una bomba peristáltica. Use una pequeña abrazadera de la manguera para cerrar todas las tuberías de riego para evitar fugas de aire entre riegos. 6. Las plantas para macetas Seleccione un tamaño de la maceta adecuada para las plantas que se cultivan. Aquí, el 40, se utilizan 15 ollas L. Crear una mezcla de tierra-suelo libre mezclando arena, vermiculita, y el perfil de cerámica porosa. Prueba de la capacidad de retención de agua de la mezcla para macetas pesando una olla seca llena, empapando la olla con agua y dejar que se drene por completo, y un peso de la olla húmeda. Utilice esta máxima capacidad de retención de agua para asegurarse de que el exceso de fertilizante marcado y el agua no se escape de las macetas durante el riego. Germinar semillas en tierra para macetas antes de sembrar en las macetas. Esto asegura que las semillas germinadas con éxito sólo se inician en la cámara de etiquetado. Inocular t que las plántulas con lodo fresco suelo de introducir microbios beneficiosos. Una vez que las semillas han germinado, trasplantar cuidadosamente las plántulas de las macetas en el número deseado. Una vez plantados, mover las ollas en la cámara y montar cada maceta con una manguera de riego individual. 7. Sellado de la Cámara Cuando el sellado de la primera puerta a la cámara de una gran masa de aire exterior llena el espacio de la cámara. Frote este CO 2 externo mediante la conexión de un lavador de sosa y cal para la bomba de aire para fregar la concentración de CO 2 hasta por lo menos 200 a 250 ppm antes de llenar la cámara de nuevo hasta 400 ppm, utilizando la mezcla de 13 C-CO 2 tanque. Trate de mantener la cámara cerrada a través de la duración de la temporada de cultivo para minimizar la abundancia natural de CO 2 la contaminación. Monitorear crecimiento de las plantas visualmente y ajustar la fertilización y riego de acuerdo con la demanda. í tulo "> 8. Fertilización y Riego Utilice una solución de fertilizante, tal como una solución de un Hoagland modificada 23, para fertilizar las plantas a través del sistema de riego. Etiquetar el fertilizante con 15 N utilizando un 15 N-KNO3 subsolución en el apuntado átomo% 15N nivel mediante la mezcla de 98% de átomos de 15 N-KNO3 con abundancia natural 15 N-KNO 3 (0,37% atómico 15 N). Mezclar lo suficiente de la solución de fertilizante en cada caso la fertilización para toda la cámara, sobre la base de la capacidad de retención de agua de la mezcla para macetas. Coloque la cantidad adecuada de fertilizante para una maceta en un frasco de vidrio, y prepararse como muchos tarros hay ollas. Desembridar las mangueras de riego y colocar cada uno de ellos en un frasco con la solución de fertilizante, y luego conectarlos a la bomba peristáltica. Plantas de agua por bombeo de agua a través de la bomba peristáltica a través del riego por goteo individuomangueras gación regularmente ya que las plantas necesitan. La fertilización con solución de Hoagland debe seguir la demanda de la planta o el diseño experimental, con una demanda cada vez mayor de nutrientes a medida que aumenta la productividad de plantas para maximizar la productividad. En primer lugar, la bomba de solución de la Hoagland a través de la manguera de riego, a continuación, bombear agua a través de un enjuague para minimizar el crecimiento de algas y bacterias en los tubos. Reclamp todas las mangueras después de la fertilización y el riego para eliminar las fugas de aire de cámara. 9. Uniforme y diferenciado Etiquetado Para el marcaje diferencial de los componentes estructurales y metabólicas, retire las plantas de la cámara etiquetado 1-3 semanas antes de la cosecha. Las plantas que son para ser etiquetados de manera uniforme pueden permanecer en la cámara de sellado etiquetado continuamente hasta la cosecha y se riegan con solución 15 N de-Hoagland. Mantenga las plantas retiradas en el invernadero durante este tiempo para que puedan recibir la luz adecuaday CO2 en abundancia natural 13 C. Para diferencial etiquetado 15 N, continúe para fertilizar y regar las plantas, como de costumbre, pero el uso de la abundancia natural de 15 N-KNO3 en solución fertilizante del Hoagland. 10. Cosecha Deje de plantas 1 semana antes de la cosecha de riego para que las plantas empiezan a senescencia y medio de la maceta se seque. Abra la cámara y mover las ollas a cabo para el recorte inmediato y la cosecha de la biomasa aérea Vierta la mezcla de tierra y las raíces a través de una malla gruesa. Utilice la pantalla para separar las raíces de la mezcla de tierra y agitar las raíces libres de la mezcla para macetas. Coloque las raíces en un tamiz de 2 mm y enjuague con agua para eliminar cualquier material de relleno restante. Utilice pinzas para quitar cualquier vermiculita que pueden aferrarse a las raíces. Permitir raíces se sequen al aire en la preparación para futuros experimentos. <p class = "jove_title"> 11. Química Litter Pesar el material vegetal seco al aire para determinar la biomasa cámara etiquetado. Moler una submuestra para análisis químico. Colocar 2,0 g de horno de secado (60 ° C) de arena en un ácido 125 ml frasco lava y se añaden 50 ml de agua desionizada. Colocar la muestra en un plato agitador precalentado (60 º C) y coloque una barra agitadora en el matraz. Establezca la agitación durante 200 rpm y dejar que la muestra se caliente durante 30 min. Después de 30 minutos, se filtra la solución a través de una camada micras 20 malla de nylon en un sistema de filtración al vacío. Transferir el extracto a un tubo de lavado ácido pesado previamente y congelar. Transferir el residuo basura sólida a un recipiente de aluminio previamente pesado y se seca a 60 ° C. Pesar la cacerola y la basura después de secar para determinar la masa de residuos de agua caliente. Congele secar el extracto en agua caliente y se pesa para determinar la masa de extracto de agua caliente. Analizar secada en horno (60 ° C) de arena, agua caliente liofilizadoextraer y residuos de agua caliente secada al horno en un Analizador Elemental – relación isotópica Espectrómetro de Masas (EA-IRMS).