עלות נמוכה גמיש מערכת הידרופונית להערכת תגובות צמח מולקולות קטנות בתנאים סטריליים

היתרונות של שימוש הידרופוניקה גידול צמחים זוהו נרחב בייצור של צמחים גדולה ואחידה, הפעלת ניסויים לשחזור^1,2,3. במערכת זו, ההרכב של הפתרון התזונתי יכול להיות כראוי נשלטים ועל ממוחזר לאורך כל שלבי התפתחות וצמיחה של הצמח. יתר על כן, שורשים לא נתון והאביוטיים מושם, כפי שעלול לקרות בצמחים שגודלו בקרקע, כגון חומר מזין הרעבה ומים מחסור⁴. כמו הצמחים גדלו hydroponically נוכח פיזיולוגיים מורפולוגיים תכונות דומים למדי לאלו תרבותי בקרקע, מערכת זו כבר בהרחבה מועסקים במחקר כי זה מאפשר פיקוח על צמיחה שורש/לירות קצירת שלהם מבלי פציעות^2,5.

בשל האפשרות של שינוי הרכב ואת ריכוז של הפתרון התזונתי, רוב המחקרים שימוש בתנאים הידרופוני בוצעה כדי לאפיין את הפונקציות של מיקרו – ו macronutrients^{1,3 ,6,7,8}. עם זאת, מערכת זו הוכיחה להיות מאוד שימושי למגוון רחב של יישומים בביולוגיה הצמח, כגון להבהיר את הפונקציות של הורמונים וכימיקלים בצמחים. כך למשל, גילוי סטריגולקטונים כמו סוג חדש של הורמונים⁹ ו של פנוטיפ הצמיחה המואצת המופעלות על-ידי יישום ברסינוסטרואיד¹⁰ בוצעו בתנאים הידרופוני. יתר על כן, מערכת זו מאפשרת ניסויים עם איזוטופים שכותרתו (למשל, ¹⁴N /¹⁵N ו- ¹³CO₂)^11,12 להעריך שלהם שהשתלבה חלבונים ו מטבוליטים באמצעות ספקטרומטר מסה.

בהתחשב החשיבות של מערכת זו במחקר הצמח, מספר גבוה של תרבויות הידרופוני תוכנן בהשנים האחרונות, כולל מערכות המשתמשות (i) את ההעברה של שתילים של פלטות מיכלי הידרופוני^{3, 13}; (ii) rockwool המגבילים גישה בשלבים המוקדמים של שורש פיתוח^2,14,15; (iii) פוליאתילן מגרסת כמו הגוף צף, מה שהופך את היישום הומוגנית של מולקולות קטנות/טיפולים קשה¹⁶; או (iv) מופחתת מספר צמחים^9,17. הנפח של טנקים הידרופוני תיאר ברבות מן הפרוטוקולים האלו הם בדרך כלל גדולים (אחסון קטן הנע בין 1-5 L, עד 32 L)¹⁸, מה שהופך את היישום של כימיקלים יקר מאוד. למרות מחקרים מעטים לתאר ההידרופוניות תחת תנאים aseptic^8,19, ההרכבה של המערכת בדרך כלל די מייגעת, המורכב ההתאמה המושלמת של רשתות שינוי ניילון פלסטיק או זכוכית מכולות^5,8,17,20.

בשל החשיבות של תודרנית לבנה כמו צמח מודל, הרוב המכריע של הידרופוניקה מערכות תוכננו עבור זה מינים^{1,2,8,14,18, 19 , 20}. עם זאת, ישנם כמה מחקרים דיווח התכונות גידול הידרופוני מיני צמחים אחרים עם רעלני של זרעים לשפר את הנביטה שלהם ומחשיבה סינכרון במבחנה^8,16 . כדי לעבוד בקנה מידה גדול, פיתחנו פרוטוקול עבור הגדרת מערכת הידרופוני תחזוקה פשוטה, בעלות נמוכה המאפשר בתנאים סטריליים לגידול צמחים, כולל לבנה א ו מינים אחרים, כגון הדשא זיפן דגולה. השיטה המתוארת כאן מתאימה לניסויים שונים, ככל הגידול שתיל יכול להיות מוגדל, מסונכרנים, בקלות תחת פיקוח. יתר על כן, מערכת זו יש יתרונות רבים כמו: (i) על מנת להרכיב וסופן ולהשתמש מרכיביו; (ii) זה מאפשר את יישום קל של כימיקלים שונים לתוך המדיום הנוזלי; (iii) את השתילים לנבוט ולגדול ישירות בהמדיום תרבות ללא הצורך של העברה אל מערכת הידרופוניקה; (iv) לירות ושורש הפיתוח/הגידול יכול להיות תחת פיקוח צמוד, השתילים נקצרים ללא פיצויים; ו (v) זה עושה את זה אפשרי לעבודה בקנה מידה גדול, שמירה על מצבים פיזיולוגיים.