اثر پلاسمای سرد DBD بر رشد و آنزیم های آنتی اکسیدان گیاه ریحان
محورهای موضوعی : فیزیولوژی گیاهیمریم سپاسی 1 , علیرضا ایرانبخش 2 * , سارا سعادتمند 3 , مصطفی عباذی 4 , زهرا اوراقی اردبیلی 5
1 - دانشجوی دکتری، گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - استاد، گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - دانشیار، گروه زیست شناسی،دانشکده علوم و فناوریهای همگرا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران- ایران
4 - استادیار، گروه زیست شناسی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران
5 - دانشیار، گروه زیست شناسی، واحد گرمسار، دانشگاه آزاد اسلامی، گرمسار، ایران
کلید واژه: پلاسمای سرد, DBD, انزیم های آنتی اکسیدان, رشد, گیاه ریحان,
چکیده مقاله :
باسیل شیرین یک گیاه آشپزخانه¬ای پرمصرف است که در غذا و محصولات بهداشتی خوراکی و گیاهان دارویی استفاده می¬شود. امروزه افزایش محصولات کشاورزی برای تغذیه جمعیت رو به رشد کنونی جهان مهم است. اتمسفر سرد یا پلاسمای کم فشار یک ابزار بالقوه برای افزایش تولید گیاهان زراعی است. در سالهای اخیر، استفاده های بالقوه از پلاسما ی سرد در کشاورزی بطور چشمگیری افزایش یافته است. تیمار پلاسمای سرد یک متد عاری از آلودگی وسریع و اقتصادی برای افزایش عملکرد بذرها، رشد گیاه و نهایتا محصول گیاه است. دراین مطالعه دانه های گیاه ریحان به مدت 45 (P1) و 90 (P2) ثانیه در معرض پلاسمای سرد DBD قرار گرفتند. میزان وزن تر و خشک گیاه در اثر تیمار P1 به طور معنی داری نسبت به شاهد افزایش یافت در حالیکه میزان آنها در اثر تیمار P2 کاهش یافت. درصد جوانه زنی در اثر تیمارهای مختلف پلاسما تفاوت معنی داری با شاهد نشان نداد. میزان کلروفیل کل در اثر تیمار P1 افزایش و در اثر تیمار P2 کاهش یافت . میزان پروتیین در اثر تیمارهای P1 و P2 به ترتیب 37% و 42% نسبت به شاهد افزایش یافت. میزان قندهای محلول در تیمار P2 به نسبت 6% نسبت به شاهد افزایش یافت در حالی میزان آن در اثر تیمار P1 نسبت به شاهد بی تغییر ماند. میزان پرولین در اثرتیمار P2 به نسبت دو برابر نسبت به شاهد افزایش یافت در حالی که میزان آن در اثر تیمار P1 نسبت به شاهد بی تغییر ماند. میزان آنزیم کاتالاز و پراکسیدازدر اثر تیمارهای p1 و p2 نسبت به شاهد افزایش یافت. فناوری پلاسمای سرد پتانسیل قابل توجهی برای افزایش رشد دانه رست و گیاه دارد.
Sweet basil is a popular culinary herb used in food and oral care products and medical herb. Today it has become important to increase crop production to feed the growing world population. A cold atmosphere or low-pressure plasma is a potential tool to increase crop production The number of potential applications of cold plasma in agriculture has grown significantly in recent years. Cold plasma treatment is thought to be a fast, economic and pollution-free method to improve seed performance, plant growth and ultimately plant production . This study exposed plant seeds to DBD cold plasma for 45 (P1) and 90 (P2) seconds. The amount of fresh and dry weight of the plant increased significantly in the P1 treatment compared to the control, decreasing in the P2 treatment. Germination percentage remained unchanged compared to the control. Total chlorophyll increased in P1 treatment and decreased in P2 treatment. The protein contents increased by 37% and 42%, respectively, in P1 and P2 treated plants compared to the control. The soluble sugar contents in the P2-treated plants increased by 6% compared to the control, while its amount remained unchanged in the P1-treated plants compared to the control. The proline content in the P2-treated plants increased two times compared to the control, while its amount remained unchanged in the P1-treated plants compared to the control. Catalase and peroxidase enzyme activity increased in p1 and p2 treatments compared to the control. Cold plasma technology has a significant potential to increase seed and plant growth.
1) Adhikari, B., Adhikari, M., Ghimire, B., Park, G. and E.H, Choi. 2019. Cold atmospheric plasma-activated water irrigation induces defense hormone and gene expression in tomato seedlings. Science Report, 9: 16080.
2) Adhikari, B., Adhikari, M.and G, Park. 2020.The effects of plasma on plant growth, development, and sustainability. Applied Sciences, 10(17): 6045.
3) Ahn, C., Gill, J. and D.N, Ruzic. 2019. Growth of plasma-treated corn seeds under realistic conditions. Science Report, 9: 4355.
4) Alhverdizadeh, S. and Danaee, E. 2022. Effect of Humic Acid and Vermicompost on Some Vegetative Indices and Proline Content of Catharanthus roseous under Low Water Stress. Environment and Water Engineering, 9(1): 141-152.
5) Billah, M., S.A. Sajib N.C. Roy., M.M. Rashid., M.A. Reza., M.M. Hasan. and M.R. Talukder. 2020. Effects of DBD air plasma treatment on the enhancement of black gram (Vigna mungo l.) seed germination and growth. Archives of Biochemistry and Biophysics, 681.
6) Bormashenko, E., Grynyov, R., Bormashenko, Y. and E, Drori. 2012. Cold radiofrequency plasma treatment modifies wettability and germination speed of plant seeds. Science Report, 2: 741.
7) Cherkasov, N., Ibhadon, A. and P, Fitzpatrick. 2015. A review of the existing and alternative methods for greener nitrogen fixation. Chem. Eng. Process, 90: 24–33.
8) Dobrin, D., Magureanu, M., Mandache, N.B. and M, Ionita. 2015. The effect of non-thermal plasma treatment on wheat germination and early growth. Innov. Food Science. Emerg. Technol. 29:255–260.
9) Filatova, I., Azharonok, V.V., Kadyrov, M.A., Beljavsky, V., Gvozdov, A., Shik, A., A.E, Antonuk. and N, Belarus. 2011. The effect of plasma treatment of seeds of some grain and legumes on their sowing quality and productivity. Rom. Report Physiology, 56: 139–143.
10) Jiang, J., He, X., Li, L., Li, J., Shao, H., Xu, Q., Ye, R. and Y, Dong. 2014. Effect of cold plasma treatment on seed germination and growth of wheat. Plasma Science Technology, 16: 54–58.
11) Ling, L., Jiangang, L., Minchong, S., Chunlei, Z. and D, Yuanhua. 2015. Cold plasma treatment enhances oilseed rape seed germination under drought stress. Science Report, 5: 13033.
12) Matra, K. 2018. Atmospheric non-thermal argon–oxygen plasma for sunflower seedling growth improvement. Jpn. J. Appl. Phys, 7.
13) Meiqiang, Y., Mingjing, H., Buzhou, M. and M, Tengcai. 2005. Stimulating effects of seed treatment by magnetized plasma on tomato growth and yield. Plasma Sciece Technol, 7: 3143–3147.
14) Mhamdi, A. and F, Van Breusegem. 2018. Reactive oxygen species in plant development. Development, 145: 1–12.
15) Mihai, A.L., Dobrin, D., Magureanu, M. and M.E, Popa. 2014. Possitive effect of non-thermal plasma treatment on radish seed. Rom. Rep. Phys, 66: 1110–1117.
16) Rahman, M.M., Sajib, S.A., Rahi, M.S., Tahura, S., Roy, N.C., Parvez, S., Reza, M.A., M.R, Talukder. and A.H, Kabir. 2018. Mechanisms and signaling associated with LPDBD plasma mediated growth improvement in wheat. Science Report, 8: 10498.
17) Šerá, B., Špatenka, P., Šerý, M., Vrchotova, N. and I, Hruskova. 2010. Influence of plasma treatment on wheat and oat germination and early growth. IEEE Trans. Plasma Science, 38: 2963–2967.
18) Soroori, S., Danaee, E., Hemmati, K. and A, Ladan Moghadam. 2021. The metabolic response and enzymatic activity of Calendula officinalis L. to foliar application of spermidine, citric acid and proline under drought stress and in a postharvest condition. Journal of Agriculture Science and Technology, 23 (6): 1339-1353.
19) Stolárik, T., Henselová, M., Martinka, M., Novák, O., Zahoranová, A. and M, Černák. 2015. Effect of low-temperature plasma on the structure of seeds, growth and metabolism of endogenous phytohormones in pea (Pisum sativum L.). Plasma Chem. Plasma Process, 35: 659–676.
20) Švubová, R., Slováková, L’., Holubová, L’., Rovnanová, D., Gálová, E. and J, Tomeková. 2021.Evaluation of the impact of cold atmospheric pressure plasma, on soybean seed germination. Plants, 10: 177.
21) Volin, J.C., Denes, F.S., Young, R.A. and S.M.T, Park. 2000. Modification of seed germination performance through cold plasma chemistry technology. Crop Science, 40; 1706–1718.
22) Zhang, J., J.O Jo., D.L Huynh., R.K Mongre., Ghosh, M., A.K, Singh., S.B Lee., Y.S Mok., Hyuk, P. and D.K, Jeong. 2017. Growth-inducing effects of argon plasma on soybean sprouts via the regulation of demethylation levels of energy metabolism-related genes. Science Report, 7: 41917.
23) Zhou, Z., Huang, Y., Yang, S. and W, Chen. 2011. Introduction of a new atmospheric pressure plasma device and application on tomato seeds. Agric Science, 2: 23–27.