iEpsilon

Миниатюрные танки. Именно так можно называть клещей из семейства Фтиракарид (Phthiracaridae). Эти клещи имеют очень прочный хитиновый панцирь, а в случае угрозы могут полностью замкнуться в него, принимая вид сферы.

Обитают эти клещи на поверхности мхов и в лесной подстилке. Микроскопические частички мха часто застревают в местах сочленения панциря. Питаются моховые клещи опавшими листьями и древесиной, поэтому абсолютно безопасны для человека.

Размеры особей не превышают 2-3 мм.

Увеличение: х100. Сканирующий электронный микроскоп.

Мой блог про биологию на Дзен

Приветствую друзья, сегодня хотел бы немного отойти от привычного формата историй из лаборатории и рассказать Вам об очень крутой и интересной технологии биореактора.

Не пугайтесь умных слов, с теорией сможет разобраться даже ребёнок, а кто-то из Вас возможно сможет найти ей применение для личных нужд или организует небольшой (или большой) бизнес.

Производство рассады с помощью биореакторов быстрее, чем другие технологии, используемые сельхозпредприятиями, примерно в двадцать раз. Если же сравнить биореактор с домашним подоконником, на котором обыватель что-то выращивает, то скорость роста рассады в регулируемой среде будет больше примерно в двести раз. Источник: https://prosvet.press/

Как обычно постараюсь показать всё максимально наглядно и обойтись без сложных терминов.

Для лучшего понимания статьи рекомендую ознакомиться с прошлыми заметками из лаборатории:

1. Желе вместо почвы. Как учёные выращивают растения в лаборатории?
2. Показываю как мы клонируем растения в нашей лаборатории. Технология микроклонального размножения
3. Как управлять растениями. Несколько слов о растительных гормонах

Что такое биореактор?

Когда обычный человек слышит слово "биореактор", то в его голове сразу возникает картина какого-то чрезвычайно сложного устройства, из которого выходят десятки трубок и сотни проводов.

Что-то типа такого.

На картинке выше действительно биореактор (для бактериальной культуры), но на самом деле в роли биореактора может выступать практически любая герметичная ёмкость, даже обычная стеклянная банка из под огурцов.

Мы тут не лекарства собираемся производить, а всего лишь растения выращиваем, поэтому нам столько металлолома не нужно.

Биореактор для растений - это герметичный, стерильный сосуд, в котором происходит рост растений в жидкой питательной среде.

Кто-то может спросить: "А нафига это вообще надо, если можно выращивать их в обычной земле?"

Но тут мы подходим к самому интересному, а именно преимуществам технологии:

1. Полный контроль физических и химических параметров. Вы можете подобрать оптимальный состав питательной среды для каждого типа растения и таким образом существенно повысить продуктивность.

2. Стерильность. Благодаря стерильности растения можно размножать (клонировать) с помощью методов микроклонального размножения (срезать в стерильных условиях черенки) и размещать их в новых биореакторах, обеспечивая почти бесконечное количество растений.

   К тому же росту растения не препятствуют бактерии, грибки и другие живые организмы.

3. Можно добавлять растительные гормоны и манипулировать ростом растений, например выращивать отдельные структуры (корни, побеги, листья и т.д.).

Если Вам это всё показалось слишком сложным, то дальше покажу всё на живых примерах.

Собираем свой биореактор

Давайте теперь вместе соберём биореактор и на его примере разберём какие компоненты нам потребуются.

Один из самых простых вариантов может выглядеть так:

Да, это просто две стеклянные банки, которые скреплены крышками. Внутри крышек проделаны мелкие запаянные с внешней стороны отверстия (помним про герметичность), через которые питательная среда из нижнего блока может перетекать в верхний и наоборот.

Эта технология называется биореактором временного погружений (temporary immersion bioreactor). Растения поливают питательной средой пару раз в день за счёт поворота биореактора.

Если просто кидать растения в жидкую питательную среду и держать их в ней всё время, то клетки впитывают слишком много воды (обводняются) и растение погибает даже не смотря на идеальные условия.

Иммерсионный биореактор временного погружения поворотного типа от компании Plant Cell Technology:

Чтобы не мучаться и каждый раз вручную не поливать растения, в лабораториях и на производстве используют автоматические системы с таймером. Ёмкость с питательной средой выносят отдельно и затем доставляют её в биореакторы с помощью насоса, компрессора, силы тяжести или даже в виде питательного тумана.

А бывает применяют и смешанные технологии. Тут временное погружение обеспечивается за счёт работы компрессора (вдуваемый воздух проходит через бактерицидный фильтр и поэтому не нарушает стерильность).

Биореактор системы RITA. Обратите внимание на воздушные фильтры, через них происходит газообмен, который крайне важен для растений, поскольку для реакции фотосинтеза необходим углекислый газ (СО2 + Н2О + свет → углевод + О2).

Практическое применение

С устройством биореактора вроде разобрались, теперь нужно понять, как это всё применить на практике.

Вам необходимо выбрать растение которое Вы хотите выращивать или размножать, а затем методом проб, экспериментов и изучения литературы подобрать для него оптимальные условия, питательную среду, время полива и т.д.

Исследования по самым популярным культурам (картофелю, голубикам, бананам, гвоздикам, некоторым декоративным растениям) уже есть, но и тут у Вас есть все шансы разработать собственную методику.

Статья где изучалась технология микроразмножения гвоздики в биореакторе: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1687157X1...

Пример применения биореакторов на крупном производстве. Обратите внимание, что для наращивания биомассы они используют одноразовые стерильные 5 литровые бутылки. После того, как в биореакторе накопится достаточное количество материала бутыль разрезают, а растения черенкуют и пересаживают сразу в грунт (стерильный) на адаптацию (корнеобразование).

А вот более приземлённый пример. Автор рассказывает как зарабатывает деньги за счёт того, что размножает (клонирует) редкие экзотические растения в биореакторе.

(Кстати не реклама, мало того, что заказать что-то из штатов сейчас практически невозможно, так и цена в 2500 рублей за биореактор из двух баночек и 1200 рублей за 200 грамм концентрата для приготовления питательной среды это чистый грабёж)

Общий пошаговый план для новичков:

1. Выберите культуру (растение), которое вы хотите размножать;

2. Оборудуйте чистое помещение. На ютубе есть много роликов про обустройство домашней лаборатории;

3. Соберите биореактор. Помните, что он должен быть герметичным, прозрачным, а материалы из которых он сделан должны выдерживать стерилизацию в автоклаве (примерно +121 градус в течении 20 минут);

4. Найдите маточное растение. Для размножения берут ткани от лучших представителей сорта, самых здоровых и чистых растений;

5. Стерилизуйте побеги/почки которые Вы срезали с маточника в перекиси/белизне. Вам необходимо получить стерильную лабораторную культуру тканей. Подробнее про это можно узнать на Ютубе по запросу "введение культуры in vitro";

Этапы размножения культуры с помощью биореактора:

6. Поместите стерильные побеги в стерильный биореактор со стерильной средой в стерильных условиях.

Стерильность крайне важна. Питательная среда отлично подходит не только для растений, но и для бактерий, микроорганизмов, плесени и других грибов. Они намного более активны, чем растения, поэтому если они попадут в биореактор, то просто задушат растения, которые там находятся своей жизнедеятельностью.

7. Ожидайте;

8. Растения растут? Да? Profit. Нет? Изучаем литературу, меняем состав среды, ищем ошибки или источники заражения;

9. Про сбыт и реализацию продукции ничего сказать не могу, я учёный, а не менеджер по продажам, но знаю, что в России есть несколько крупных фирм, которые занимаются микроклональным размножением растений и применяют биореакторы для выращивания некоторых культур (актинидий, жимолости, голубики, клематисов и т.д.);

Спасибо, что дочитали, если будут вопросы, то можете задать их в комментариях, постараюсь по возможности ответить.

Другие соц.сети проекта:
Дзен (блог про биологию)
Ютуб
Вконтакте
Карта для донатов: 4276 3100 3165 8117 (собираю на микроскоп мечты)

Лесная подстилка буквально кишит членистоногими. На одном квадратном метре может проживать до 50 000 различных видов насекомых, ногохвосток, пауков и клещей.

Большинство из этих организмов питаются опавшими листьями и древесиной, которые они могут переваривать с помощью бактерий обитающих в их кишечнике.

На фотографиях ниже, представлен клещ из рода (Caraboides). Эти микроскопические клещи, не опасны для человека и выполняют важную функцию по переработке отмерших органических отходов на поверхности и внутри почвы.

Увеличение: x280. Сканирующий электронный микроскоп.

Мой блог про биологию на Дзен

Продолжаем знакомится с микроскопическими обитателями леса. Ногохвостки - это класс мелких членистоногих насчитывающий более 8 000 видов.

Их можно встретить практически в любом регионе планеты. Могут обитать в лесной подстилке, на стволах деревьев, внутри расщелин и пещер, омертвевшей древесине, на поверхности мхов, лишайников и рыхлой почвы.

Размеры большинства представителей не превышают 3-5 мм. Хорошо видно даже без микроскопа. По типу питания в основном редуценты — питаются отмершей органикой, грибами или мелкими насекомыми.

Ногохвостки - это настоящие реликты. За 400 миллионов лет с момента их появления в девонском периоде их внешний облик практически не претерпел изменений.

Мой блог про биологию на Дзен