Mejora de la tasa de crecimiento inicial de las plantas agrícolas mediante el uso de campos magnéticos estáticos
Summary
The goal of this protocol is to demonstrate the acceleration of the initial growth rate of plants by applying static magnetic fields with no external energy.
Abstract
dispositivos electrónicos y cables de alta tensión inducen campos magnéticos. Un campo magnético de Gauss 1,300-2,500 (0.2 Tesla) se aplicó a placas de Petri que contienen semillas de bálsamo del jardín (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis), y Mescluns (Lepidium sativum ). Se aplicaron los imanes bajo la placa de cultivo. Durante los 4 días de la aplicación, se observó que la longitud del tallo y la raíz aumentado. El grupo sometido a un tratamiento de campo magnético (n = 10) mostró un 1,4 veces más rápido ritmo de crecimiento en comparación con el grupo control (n = 11) en un total de 8 días (p <0,0005). Esta tasa es 20% superior a la reportada en estudios previos. Las líneas complejas de tubulina no tienen puntos de conexión, pero los puntos de conexión se producen de la aplicación de imanes. Esto muestra completa diferencia del control, lo que significa arreglos anormales. Sin embargo, la causa exacta no está clara. estas resULTS de mejora del crecimiento de la aplicación de imanes sugieren que es posible mejorar la tasa de crecimiento, aumentar la productividad, o controlar la velocidad de germinación de las plantas mediante la aplicación de campos magnéticos estáticos. Además, los campos magnéticos pueden causar cambios fisiológicos en las células vegetales y pueden inducir el crecimiento. Por lo tanto, la estimulación con un campo magnético puede tener posibles efectos que son similares a las de los fertilizantes químicos, lo que significa que el uso de fertilizantes puede ser evitado.
Introduction
La germinación es el crecimiento de una planta que da lugar a la formación de la planta de semillero 1. Bajo ciertas condiciones, la germinación de semillas comienza y los tejidos embrionarios reanudar el crecimiento. Comienza con la hidratación de la semilla con el fin de activar las enzimas para la germinación. Las semillas pueden ser inducidos a germinar in vitro (en una placa de Petri o tubo de ensayo) 1,2.
Los campos magnéticos estáticos son fuerzas especiales que provocan movimientos de las moléculas con cargas iónicas por medio de la fuerza de Lorentz 3,4. se forma una fuerza de Lorentz cuando ionizados o cargados objeto se mueve bajo un campo magnético. Cada material se formó con los átomos que están compuestos de electrones y protones. Cuando los campos magnéticos se hacen presentes, ya sea estática o alterna, que afecta a la circulación de material cargado. Esto también se aplica a las plantas y las moléculas de agua, que afecta a la condición molécula intracelular. En un estudio anterior, se utilizaron bobinas electromagnéticaspara generar campos magnéticos pulsados, y las plantas 'komatsuna' fueron elegidos como los temas 5. En el presente estudio, el imán genera campos magnéticos estáticos se utilizan para dar un efecto similar pero diferente como un estudio de la expansión de la fuerza de Lorentz.
La frecuencia del campo magnético, en lugar de su polaridad, es un factor crucial para la germinación de las plantas. Estudios anteriores han sugerido que las tasas de germinación máximas fueron 20% más alto que el control cuando la frecuencia del campo magnético fue de aproximadamente 10 Hz. Cuando el campo se quita de forma retrógrada, la tasa de crecimiento se deteriora 5. Los campos magnéticos estáticos tienen un efecto considerable en el 6-8 inicial de crecimiento, principalmente en la germinación y crecimiento de las raíces 6 7.
En el presente estudio, hemos utilizado los imanes estáticos para examinar la posibilidad de regular el crecimiento de plantas agrícolas mediante el uso de campos magnéticos. En particular, el objetivo fue determine si ciertas condiciones de aplicación del campo magnético podría aumentar las tasas de crecimiento a niveles más altos que los mencionados en la literatura. Además, si la germinación inicial de las plantas se puede incrementar con éxito utilizando un campo magnético, el uso de fertilizantes químicos se puede evitar.
Protocol
Representative Results
Discussion
En todas las condiciones, los imanes deben aplicarse bajo la placa de Petri. Este estudio examinó la influencia de los campos magnéticos sobre la tasa de crecimiento de las semillas de varias especies agrícolas, con especial atención en bálsamo del jardín como representante de plantas agrícolas. Por ejemplo, la tinción de tubulina se realizó sobre el Garden Balsam para evaluar los cambios en el nivel molecular en la raíz y el tallo micro-estructuras esqueléticas que sugiere la influencia del campo magnético …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study received supported from the National Research Foundation of Korea (NRF) (2011-0012728). A poster presenting this study was awarded the Best Poster Award by the Korean Society of Applied Biological Sciences (KSABC).
Materials
| Static magnets | JIM | N/A | 2000Gauss |
| 2% horse serum/1% bovine serum albumin/0.1% Triton X-100 | Sigma-Aldrich | Merged with 55514 | Blocking buffer |
| Primary antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-8035 | a-Tubulin |
| Secondary antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-2010 | FITC-conjugated anti-mouse IgG |
| time lapse photographic techniques | Manually controlled | N/A | ISO value 400 & aperture F 3.2 |
| Sony Vegas Pro 13.0 | Sony | N/A | N/A |
References
- Martin, F. W. In vitro measurement of pollen tube growth inhibition. Plant Physiol. 49, 924-925 (1972).
- Pfahler, P. L. In vitro germination characteristics of maize pollen to detect biological activity of environmental pollutants. Environ Health Perspect. 37, 125-132 (1981).
- Yao, Z., Tan, X., Du, H., Luo, B., Liu, Z. A high-current microwave ion source with permanent magnet and its beam emittance measurement. Rev Sci Instrum. 79, 073304 (2008).
- Hendrickson, C. L., Drader, J. J., Laude, D. A., Guan, S., Marshall, A. G. Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry in a 20 T resistive magnet. Rapid Commun Mass Spectrom. 10, 1829-1832 (1996).
- Namba, K., Sasao, A., Shibusawa, S. EFFECT OF MAGNETIC FIELD ON GERMINATION AND PLANT GROWTH. Acta Hort. 399, 143-148 (1995).
- Hirota, N., Nakagawa, J., Kitazawa, K. Effects of a magnetic field on the germination of plants. Journals of Applied Physics. 85, 5717-5719 (1999).
- Penuelas, J., Llusia, J., Martinez, B., Fontcuberta, J. Diamagnetic Susceptibility and Root Growth Responses to Magnetic Fields in Lens culinaris, Glycine soja, and Triticum aestivum. Electromagnetic Biology and Medicine. 23, 97-112 (2004).
- Carbonell, M. V., Martinez, E., Amaya, J. M. Stimulation of germination in rice (Oryza Sativa L.) by a static magnetic field. Electro- and Magnetobiology. 19, 121-128 (2000).
- Oakley, R. V., Wang, Y. S., Ramakrishna, W., Harding, S. A., Tsai, C. J. Differential expansion and expression of alpha- and beta-tubulin gene families in Populus. Plant Physiol. 145, 961-973 (2007).
- Hoson, T., Matsumoto, S., Soga, K., Wakabayashi, K. Cortical microtubules are responsible for gravity resistance in plants. Plant Signal Behav. 5, 752-754 (2010).
- Kim, S., Im, W. Static magnetic fields inhibit proliferation and disperse subcellular localization of gamma complex protein3 in cultured C2C12 myoblast cells. Cell Biochem Biophys. 57, 1-8 (2010).
- Benjamini, Y. Opening the Box of a Boxplot. The American Statistician. 42, 257-262 (1988).
