بررسی اثر پلاسمای سرد با گازهای ورودی متفاوت بر بهبود جوانه‌زنی بذر و رشد گیاهچه کهور تحت تنش شوری

محورهای موضوعی : تنش

فاطمه نصیبی ^{1 *} , زهرا موسوی شهابی ² , هادی نوری ³ , امیر سعادتفر ⁴

1 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم. دانشگاه شهید باهنر کرمان
2 - گروه زیست شناسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
3 - دانشکده فیزیک. دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
4 - گروه گیاهان دارویی، پژوهشکده تولیدات گیاهی. دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

تاریخ دریافت : 1402/11/11 تاریخ پذیرش : 1403/10/04 تاریخ انتشار : 1403/10/01

کلید واژه: کهور, تنش شوری, پلاسمای سرد, جوانه زنی, پرایمینگ,

چکیده مقاله :

با توجه به افزایش شوری خاک در مناطق خشک و حساسیت نهال های کهور ایرانی به تنش شوری، این گیاه در معرض انقراض قرار گرفته و جوامع پوششی آن در حال نابود شدن هستند. در سال های اخیر استفاده از پلاسمای سرد جهت افزایش بهبود جوانه زنی و همچنین افزایش مقاومت به تنش های زیستی و غیر زیستی در حوزه گیاهان رونق پیدا کرده است. لذا هدف از این پژوهش بررسی اثر پرایمینگ بذر گیاه کهور با فناوری پلاسمای سرد در شرایط زمانهای مختلف و تحت تاثیر گازها و ولتاژ متفاوت، در افزایش درصد جوانه زنی بذر و بهبود استقرار گیاهچه آن در شرایط تنش شوری است که می تواند در حفظ و جلوگیری از انقراض این گیاه ارزشمند بیابانی موثر باشد. بذرهای کهور از رویشگاه طبیعی آن جمع آوری و اعمال تیمار ها با آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمار های آزمایشی در این گیاه شامل غلظت های مختلف شوری، زمان های مختلف پلاسما، ولتاژهای مختلف پلاسما و گاز های ورودی متفاوت بودند. نتایج نشان داد که در غلظتهای 300 و 400 میلی مولار نمک هیچ جوانه زنی مشاهده نشد و به همین دلیل در مراحل بعدی آزمایش حذف شدند و غلظت‌های 100 و 200 میلی مولار در نظر گرفته شدند. در این آزمایش بهترین زمان برای تیمار پلاسما تیمارهای 6، 8 و 10 دقیقه ای، بهترین ولتاژ، ولتاژ 10 ولت و بهترین گاز ورودی گاز هلیوم بود. داده های این تحقیق نشان داد که زمان پلاسمای سرد در محدوده‌ای ، 8 دقیقه ای با گاز هلیوم، می‌تواند تأثیرات بیولوژیکی مثبتی بر روی جوانه زنی گیاه ارزشمند کهور داشته باشد.

چکیده انگلیسی:

Considering the high salinity of soils in arid regions and the sensitivity of Prosopis Koelziana seedlings to this stress, the species faces the threat of extinction. Its vegetative communities are also at risk of deterioration. In recent years, the utilization of cold plasma to enhance germination and resistance to various stresses in plants has been emphasized. This study examines the impact of priming Prosopis Koelziana seeds using cold plasma under varying conditions and influenced by different gases and voltages, aiming to improve germination and plant establishment in salinity-stressed environments. This method could be instrumental in conserving this desert species. To investigate the effects of salinity on the Prosopis Koelziana plant, a completely randomized factorial experiment was conducted with three replications. The experimental treatments included various salinity concentrations (100, 200, 300, and 400 millimolar), different plasma priming durations, varying plasma voltages and the use of different gases. Data showed that no germination was observed in 300 and 400 mM salt concentrations, so they were excluded in the following experiment stages. Furthermore, the 100 and 200 mM salt concentrations were considered. In this experiment, the best time for plasma treatment was 6, 8, and 10 minutes, best voltage is voltages 10 and the best gas was helium. The data from this study showed that cold plasma treatment for a specific duration, specifically 8 minutes with helium gas, can have positive biological effects on the germination of the valuable Prosopis Koelziana plant.

متن کامل:



 

 

Investigating the effect of cold plasma with different gases on improving seed germination and seedling growth of Prosopis koelziana under salt stress

 

Zahra Mousavi Shahabi1, Fatemeh Nasibi 1,2, Hadi Noori3, Amir Saadat far4*

1 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran, 

   Email: [e-mail]

2 Research and Technology Institute of Plant production (RTIPP). Shahid Bahonar University of Kerman, Iran, Email: [e-mail]

3 Faculty of Physic, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran, Email: [e-mail]

4 Research and Technology Institute of Plant production (RTIPP). Shahid Bahonar University of Kerman, 

   Email: [e-mail]

Article type:		Abstract
Research article             Article history Received: 31.01.2024 Revised: 09.05.2024 Accepted: 24.05.2024 Published:21.12.2024         Keywords Cold plasma Germination Primming Prosopis Koelziana Salinity stress		The Prosopis plant is native to dry and desert areas and is widely used to rejuvenate dried forests, degraded and infertile lands with high salinity, and deserts. Unfortunately, due to rising soil salinity in these dry regions and the sensitivity of Iranian Prosopis seedlings to salinity stress, this plant is at risk of extinction, leading to the destruction of its communities. In recent years, the use of cold plasma technology in plants has increased significantly, as it can enhance germination and boost resistance to both biotic and abiotic stresses. This research aims to study the impact of cold plasma technology on priming Prosopis plant seeds under various conditions, including different exposure times, gases, and voltages. The goal is to increase the seed germination rate and improve seedling establishment, particularly under salt stress conditions. This is important for preserving and preventing the extinction of this valuable desert plant. Prosopis seeds were collected from their natural habitat for the experiment, which used a factorial design with three replications in a completely randomized setup. The experimental treatments included various salt concentrations (100, 200, 300, and 400 mM NaCl), different plasma exposure times (0, 6, 8, and 10 minutes), and a range of input gases (helium, argon, and oxygen). The results showed no germination at salt concentrations of 300 and 400 mM, leading to their exclusion from further stages of the experiment, which then focused on 100 mM and 200 mM concentrations. The research indicated that exposing plant seeds to cold plasma for 8 minutes using helium gas and a voltage of 10 volts produced the best results. These seeds germinated well, and this treatment had a significant positive effect on the growth of seedlings, particularly under salt stress conditions. Thus, cold plasma treatment appears to be an effective method for enhancing seed germination and improving the resistance of mesquite seedlings to salt stress.
Cite this article as: Mousavi Shahabi, Z., Nasibi, F., Noori, H., Saadat Far, A. (2024). Investigating the effect of cold plasma with different gases on improving seed germination and seedling growth of Prosopis koelziana under salt stress. Journal of Plant Environmental Physiology, 19(4): 17-34.
	©The author(s)       Publisher: Islamic Azad University, Gorgan branch Doi: https://doi.org/10.71890/iper.2024.984461

 

 

 

بررسی اثر پلاسمای سرد با گازهای ورودی متفاوت بر بهبود جوانه‌زنی بذر 

و رشد گیاهچه کهور (Prosopis koelziana)  تحت تنش شوری

 

زهرا موسوی شهابی1، فاطمه نصیبی2و1،‌هادی نوری3، امیر سعادتفر4*

۱ گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران، رایانامه: [e-mail]

2 گروه گیاهان دارویی، پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران ، رایانامه: [e-mail]

۳ گروه فیزیک هسته ای،دانشکده فیزیک،دانشگاه شهید باهنرکرمان،کرمان،ایران، رایانامه:  [e-mail]

4 گروه گیاهان دارویی، پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی، دانشگاه شهید باهنر کرمان،کرمان، ایران، رایانامه:  [e-mail] 

 

نوع مقاله: مقاله پژوهشی             تاریخ دریافت: 11/11/1402 تاریخ بازنگری: 20/02/1403 تاریخ پذیرش: 04/03/1403 تــاریخ چاپ: 01/10/1403       واژه‌های کلیدی: پلاسمای سرد جوانه زنی پرایمینگ Prosopis Koelziana استرس شوری	چکيده
	گیاه کهور یکی از گیاهان بومی مناطق خشک و بیابانی است و برای احیای جنگل‌های خشک شده، زمین‌های تخریب شده و کم بارور با  شوری بالا و بیابان‌ها کاربرد بسیاری دارد . با توجه به افزایش شوری خاک در مناطق خشک و حساسیت نهال‌های کهور ایرانی به تنش شوری، این گیاه در معرض انقراض قرار گرفته و جوامع پوششی آن در حال نابود شدن هستند. در سال‌های اخیر استفاده از پلاسمای سرد جهت افزایش بهبود جوانه زنی و همچنین افزایش مقاومت به تنش‌های زیستی و غیر زیستی در حوزه گیاهان رونق پیدا کرده است. لذا هدف از این پژوهش بررسی اثر پرایمینگ بذر گیاه کهور با فناوری پلاسمای سرد در شرایط زمان‌های مختلف و تحت تاثیر گازها و ولتاژ متفاوت، در افزایش درصد جوانه زنی بذر و بهبود استقرار گیاهچه آن در شرایط تنش شوری است که می تواند در حفظ و جلوگیری از انقراض این گیاه ارزشمند بیابانی موثر باشد. بذرهای کهور از رویشگاه طبیعی آن جمع آوری و اعمال تیمار‌ها با آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمار‌های آزمایشی در این گیاه شامل غلظت‌های مختلف شوری ( 100 و 200، 300 و 400 میلی مولار NaCl) ، زمان‌های مختلف پلاسما (صفر، 6، 8 و 10 دقیقه) و گاز‌های ورودی متفاوت (هلیوم، آرگون و اکسیژن) بودند. نتایج نشان داد که در غلظتهای 300 و 400 میلی مولار نمک هیچ جوانه زنی مشاهده نشد و به همین دلیل در مراحل بعدی آزمایش حذف شدند و غلظت‌های 100 و 200 میلی مولار در نظر گرفته شدند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که زمان پلاسمای سرد در محدوده‌ای ، 8 دقیقه ای با گاز هلیوم و ولتاژ 10 بهترین تیمار بود و بذرهای گیاه به خوبی جوانه زدند و بر رشد گیاهچه خصوصا تحت تنش شوری نیز موثر بود و باعث افزایش رشد گیاهچه تحت تنش شوری گردید بنابراین می‌تواند به عنوان یک تیمار موثر برای افزایش جوانه زنی و مقاومت گیاهچه کهور به تنش شوری پیشنهاد گردد.
استناد: موسوی شهابی، زهرا؛ نصیبی، فاطمه؛ نوری،‌هادی؛ سعادتفر، امیر. (1403). بررسی اثر پلاسمای سرد با گازهای ورودی متفاوت بر بهبود جوانه‌زنی بذر و رشد گیاهچه کهور (Prosopis koelziana) تحت تنش شوری. فیزیولوژی محیطی گیاهی، ۱۹ (4)، 34-1۷.
	ناشر: دانشگاه آزاد اسلامی، واحد گرگان © نویسندگان.	Doi: https://doi.org/10.71890/iper.2024.984461

 

مقدمه

        در سال‌های اخیر بیابان‌زایی یکی از مشکلات بزرگ زیست‌محیطی است که در بسیاری از کشورها ازجمله کشور ایران نیز وجود دارد. کاشت گیاه در مناطق خشک و نیمه خشک یکی از راه‌های جلوگیری از فرسایش آبی و بادی خاک است. گیاهانی که به منظور بیابان‌زدایی در این مناطق کشت می‌شوند بهتر است از جنس‌ها و گونه‌های گیاهی بومی آن منطقه باشند تا مقاومت بهتری در برابر شرایط سخت محیطی داشته باشند. گیاه کهور یکی از گیاهان بومی مناطق خشک و بیابانی است. جنس کهور prosopis متعلق به خانوادهFabaceae ، می‌باشد و در مناطق خشک و نیمه خشک می‌روید (Bhojvaid and Timmer, 1998; Zhong et al., 2022). این گیاه ارزشمند برای احیای جنگل­های خشک شده، زمین‌های تخریب شده و کم بارور با شوری بالا و بیابان‌ها کاربرد بسیاری داردZare et al., 2011) ). در مقایسه با سایر گیاهان خانواده نخود، گیاه کهور کمتر مورد استفاده قرار می گیرد اما دارای پتانسیل‌های زیادی است. این گیاه نه تنها منبع خوبی از چوب  برای استفاده در ساختمان سازی و تولید بیوچار و زغال است، بلکه می تواند برای غذا، نوشیدنی، خوراک و دارو نیز استفاده شود. کهور حاوی ترکیبات فیتوشیمیایی متعددی از جمله کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها، اسیدهای چرب، مواد معدنی و ویتامین‌ها است. علاوه بر این انواع ترکیبات فنلی نیز از قسمت‌های مختلف این گیاه شناسایی شده است. علاوه بر این، از پوست میوه کهور به عنوان قابض، مقوی و تصفیه کننده خون استفاده می‌شود و گفته می‌شود که داروی قوی برای بسیاری از بیماری‌ها مانند جذام، اسهال خونی، برونشیت، لوکودرما، لرزش عضلانی، آسم، روماتیسم، و التهابات است (Zhong et al., 2022). همچنین گیاه کهور داری صمغی است که از پوست آن تراوش می‌شود و دارای چندین ویژگی از جمله حلالیت بالا، امولسیون کننده و ویسکوزیته بالا است که شبیه صمغ عربی است و می تواند به عنوان نوعی تثبیت کننده عمل کند (López-Franco et al 2012).

        جنس کهوردارای 44 گونه است و هر کدام از این گونه‌ها دارای ویژگی‌ها و مشخصات متفاوتی از جمله ارتفاع، شکل و اندازه برگ‌ها و توزیع جغرافیایی هستند ( Dzikiti et al 2013). از این جنس در ایران چهار گونه درختی و درختچه ای شاملcineraria  Prosopis (کهور معمولی)، Prosopis koelziana (کهور دره ای)، Prosopis farcta (کهورک یا جغجغه) و Prosopis juliflora (کهور آمریکایی یا کهور پاکستانی) گزارش شده است (Emtahani and Elmi, 2006). کهور دره ای با نام علمی Prosopis koelziana یک گونه درختی با ارتفاع حدود 6 تا 10 متر است که در مناطق جنوبی و جنوب شرقی ایران عمدتا در استان‌های سیستان و بلوچستان، هرمزگان و کرمان یافت می‌شود این گیاه به دلیل ویژگی‌های فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی خاص، به خوبی در مناطق خشک و بیابانی با شرایط محیطی سخت مقاومت می‌کند و در واقع نماینده‌ای از بوم‌شناسی مناطق خشک و بیابانی ایران می‌باشد. این گیاه در مقابل دماهای بسیار گرم تابستانی و سرماهای سرد زمستانی مقاومت بالایی دارد. ساقه‌های این گیاه خاردار و رنگ برگ‌های آن از سبز تا سبز خاکستری متغیر است. ریشه‌های عمیق این گیاه به‌طور مستقیم به منابع آبی در لایه‌های زیرین خاک دسترسی دارند و باعث حفاظت خاک و کاهش فرسایش آن می‌شود. به‌دلیل توانایی رشد درخاک‌های شور مناطق خشک و بیابانی نقش مهمی در این مناطق دارد . این گیاه باعث کنترل فرسایش خاک، تثبیت تپه‌های شنی، بهبود حاصلخیزی خاک و کاهش شوری خاک می‌شود (Zare et al., 2011, Dzikiti et al., 2013). از انجاییکه این گیاه قادر است با باکتری‌های خاک همزیست شود و تثبیت ازت انجام دهد نقش مهمی در احیا خاک‌های فقیر دارد. علاوه بر این از برگ و میوه آن برای تامین خوراک وعلوفه حیوانات و از چوب آن در تامین سوخت، تولید الوار ساختمانی وچوب مبلمان استفاده می‌شود. همچنین از گل‌های آن نیز برای پرورش زنبورعسل استفاده می‌شود. قسمتهای مختلف این گیاه همچنین در طب سنتی نیز کاربردهای دارویی زیادی دارد. به دلیل اهمیت آن در مناطق بیابانی به آن لقب سلطان بیابان داده اند (Emtahani and Elmi, 2006; Shiferaw et al., 2004). علیرغم مقاومت بالای درخت کهور به شوری، گیاهک آن به شوری بسیار حساس بوده و تحت تنش شوری رشد بسیار کمی داشته و اغلب از بین می رود. به همین دلیل با افزایش میزان شوری خاک در مناطق بیایانی و خشک، و برداشت بی رویه از این گیاه به عنوان علوفه، جمعیت این گیاه به طور طبیعی رو به کاهش و جنگلهای طبیعی آن رو به انقراض است (Zhong et al., 2022).

        شوری به ­عنوان یکی از اصلی­ترین عوامل محدود کننده رشد گیاهان است و از مهمترین مشکلات محیطی می­باشد که علت عمده آن، حضور بیش از حد نمک به دلیل تبخیر و تعرق بالا و کمبود آب باکیفیت در مناطق خشک و نیمه ­خشک است (Munns and Tester, 2008). خاک­های شور و قلیایی اغلب در مناطق خشک و نیمه خشک توسعه یافته و رشد گیاهان را مختل می کنند که این اختلال ناشی از سمیت یونی و تنش اسمزی می‌باشد (Ahmed and Khalid, 2023). شوری خاک می‌تواند تأثیرات منفی زیادی بر گیاهان داشته باشد مثلا غلظت نمک‌ها در خاک می‌تواند توازن آبی گیاه را مختل کند و باعث کاهش رشد عملکرد گیاه شود، اختلال در جذب و انتقال یونها و مواد مغذی ایجاد کند و فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه را تحت تأثیر قرار دهند (Ali et al., 2023).

        پلاسمای سرد یکی از فناوری‌های جدیدی است که اثرات مثبت آن در جوانه زنی، رشد و تحمل گیاهان به تنش‌های زیستی و غیر زیستی در سالهای اخیر گزارش شده است (Jiang et al., 2014). پلاسما که عنوان عنصر چهارم طبیعت را به خود اختصاص داده است، در حقیقت گاز یونیزه‌شده‌ای متشکل از یون‌‌ها، الکترون‌‌ها، اتم‌های خنثی، رادیکال‌ها و گونه‌های برانگیخته است. به بیان ساده، اگر محفظه‌ای پر از گاز‌‌ (بخار آب، هوا، اکسیژن، دی‌اکسید‌کربن، نیتروژن، آرگون، فلوئورکربن و...) وجود داشته باشد، بر اثر اختلاف ولتاژ، الکترون‌ها در فاصله بین دو الکترود شتاب گرفته و با برخورد به مولکول‌های گاز آنها را یونیزه می‌کنند و به این ترتیب، پلاسما شکل می‌گیرد که به این ساختارها اصطلاحا تخلیه سد دی الکتریک Dielectric Barrier Discharge (DBD) گفته می‌شود (Dhakal et al., 2023). در این ساختار ایجاد ولتاژهای متفاوت و وجود گازهای گوناگون منجر به ایجاد پلاسمایی با ویژگی‌های متفاوت می‌شود (Laroussi, 2002). ویژگی‌ مهم پلاسمای سرد، شکل‌گیری آن در دمای پایین‌(حدود دمای اتاق) است. بنابراین، می‌توان از آن برای تیمار سطوح زنده استفاده کرد. وجود یون‌ها، الکترون‌ها، اتم‌ها و رادیکال‌ها، پلاسما را به‌شدت واکنش‌پذیر کرده و به همین علت می‌تواند هر سطحی را دستخوش تغییرات کند .(Laroque et al., 2022) از اثرات پلاسما بر گیاهان می توان به موارد زیر اشاره کرد: افزایش میزان و سرعت جوانه‌زنی بذر گیاهان از طریق تغییر در پوشش بذر و افزایش فعالیت آنزیم‌های جوانه‌زنی، بهبود ویژگی‌های گیاه از جمله گسترش بیشتر و بهتر ریشه گیاه از طریق جذب بهتر عناصر غذایی و آب، افزایش جذب و نفوذ آب به بذر و گیاه و کاهش مصرف آب آبیاری، افزایش جذب عناصر غذایی و بهبود تغذیه گیاه، افزایش تحمل گیاه نسبت به تنش‌های محیطی‌ (شوری آب و خاک و کمبود آب) و نابودی آلودگی قارچی و باکتریایی سطح بذر بدون نیاز به مصرف مواد شیمیایی (Sera et al., 2010; Auguste et al., 2023 Jiang et al., 2014;).

        تنش شوری یکی از مهمترین تنش‌های محیطی است که می توان برای مقابله با آن از پلاسمای سرد استفاده کرد. مهمترین مزایای استفاده از پلاسمای سرد در افزایش مقاومت گیاهان به تنش شوری را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد: سهولت پرایمینگ بذرها با پلاسمای سرد، اقتصادی و آسان بودن این روش جهت پرایمینگ بذر، کاهش استفاده از مواد شیمیایی و نمکهای معدنی برای پرایمینگ و یا محلولپاشی گیاهان، استفاده از آن در شرایط گوناگون بدون داشتن عوارض زیست محیطی ((Lu et al., 2012.

        با توجه به افزایش شوری خاک در مناطق خشک و حساسیت نهال‌های کهور به تنش شوری، این گیاه در معرض انقراض قرار گرفته و جوامع پوششی ان در حال نابود شدن هستند. لذا در ادامه تحقیقات بر روی اثر پلاسما بر گیاهان، هدف از این پژوهش بررسی اثر پرایمینگ بذر گیاه کهور با فناوری پلاسمای سرد در شرایط زمانهای مختلف و تحت تاثیر گازهای و ولتا ژ متفاوت، در افزایش درصد جوانه زنی بذر و بهبود استقرار گیاهچه آن در شرایط تنش شوری است. با بکارگیری این روش در مراحل اولیه رشد گیاه، احتمالا می‌توان نهال‌های مقاوم را تولید نمود که قابلیت انتقال به محیط شور و تحمل تنش شوری را در طبیعت داشته باشند.

مواد و روش‌ها

محل جمع‌آوری بذر: بذر گیاه کهور از منطقه شهداد در ۸۷ کیلومتری (فاصله هوایی ۵۸ کیلومتر) شمال شرق کرمان جمع آوری شد. شهداد از جنوب غرب به مناطق کوهستانی و سردسیر سیرچ و از شمال شرق به مناطق کویریگردشگری بِکر کلوت‌های شهداد و دریاچه جوان شهداد منتهی می‌شود. در ابتدا بذرهای سالم و عاری از حشره انتخاب شدند. بذرها قبل از كشت با هیپوکلریت سدیم 1/0 درصد به مدت 5 دقيقه ضد عفوني شدند، سپس سه بار با آب مقطر شستشو گردیدند. بذرهای کهور به مدت 24 ساعت در آب ولرم قرار داده شدند سپس به طور کامل خشک شدند تا در مجاورت الکترود‌های دستگاه پلاسما دچار هیچگونه آسیب و سوختگی نشوند. بهینه سازی شوری: در ابتدا به منظور بهینه سازی غلظت سدیم کلرید و آستانه تحمل بذرهای گیاه به تنش شوری، در آزمایش حاضر، بذرهای ضدعفونی شده در ظروف پتری با غلظت‌های 100، 200، 300 و 400 میلی مولار نمک تیمار شدند. در هر پتری دیش به قطر 9 سانتی متر، تعداد 15 عدد بذر کهور قرار داده شد (برای هر تیمار سه پتری دیش به عنوان سه تکرار در نظر گرفته شد که مجموعا 45 بذر را شامل شد) . بذرهای کنترل با آب مقطر تیمار شدند. تمام آزمایشات جوانه زنی بصورت جداگانه در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار در آزمایشگاه اجرا شدند و در نهایت با در نظر گرفتن نتایج حاصل از آزمایش جوانه‌زنی، غلظت‌های 100 و 200 میلی‌مولار سدیم کلرید به عنوان غلظت‌های بهینه انتخاب شدند و در مراحل بعدی، بذرها با این غلظت‌های ‌بهینه شده تیمار شدند.

        دستگاه تولید پلاسمای سرد: برای تولید پلاسما و سد تخلیه دی الکتریک (DBD) جهت تیمار بذرها، دستگاه پلاسما در آزمایشگاه طراحی و ساخته شد که دارای اجزا زیر می‌باشد (Thiyagarajan et al., 2013).

فلومتر: این جزء کنترل گاز را در دستگاه تولید پلاسما بر عهده دارند. این وسیله سهم مهمی در تضمین ایجاد و حفظ شرایط مناسب برای تولید پلاسما دارد.

منابع تغذیه دی‌سی: این منابع برای تأمین انرژی الکتریکی لازم برای فرایند تولید پلاسما استفاده می‌شوند. این انرژی موجب جداشدن الکترون‌ها از اتم‌های گاز و ایجاد پلاسما می‌شود.

محفظه‌ی دی‌بی‌دی: این محفظه جایی است که پلاسمای سرد تولید می‌شود. این محفظه به صورت مخصوصی طراحی شده تا بتواند برای تولید پلاسما در شرایط مختلف تنظیم شود.

 

شکل 1:  نمونه دستگاه پلاسمای طراحی شده 

جهت تیمار بذرهای کهور

 

الکترودها: الکترودها اجزایی هستند که انرژی الکتریکی را از منابع تغذیه به داخل محفظه‌ی پلاسما منتقل می‌کنند. این انرژی باعث تولید پلاسما در گاز می‌شود. الکترودها می‌توانند از مواد و اشکال مختلفی بسته به نوع پلاسما و شرایط کاری که مورد نیاز است، تشکیل شوند.

بهینه‌سازی زمان پلاسما: به منظور بهینه‌سازی زمان مناسب پلاسما جهت پیش تیمار بذرها، در آزمایش حاضر، بذرها در زیر دستگاه پلاسمای طراحی شده، با زمان‌های 2، 4، 6، 8، 10 و 12 دقیقه تیمار شدند (این بازه‌های زمانی با توجه به مقالات منتشر شده بر روی بذرهای مختلف مدنظر قرار گرفت تا بهترین زمان برای بذر کهور انتخاب شود). سپس بذرها در درون ظروف پتری به قطر 9 سانتی متر قرار گرفتند. چون هم بررسی میزان جوانه زنی و هم رشد گیاهچه مد نظر بود، ظروف پتری به اتاق کشت با دمای 25 درجه سانتی گراد و دوره نوری 16 ساعت نور 8 ساعت تاریکی منتقل شدند تا گیاهچه‌ها در شرایط دوره نوری رشد کنند. تمام آزمایشات جوانه زنی بصورت جداگانه در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار (هر تکرار یک پتری دیش با 15 بذر در نظر گرفته شد) انجام شدند. در نهایت با توجه به نتایج حاصل از جوانه زنی و رشد گیاهچه، زمان بهینه 6 ، 8 ، و 10 دقیقه برای تیمار پلاسما انتخاب گردید و در مراحل  بعدی، بذرها با زمان‌ بهینه شده تحت تیمار پلاسما قرار گرفتند.

بهینه‌سازی گاز ورودی: به منظور بهینه سازی گاز ورودی در آزمایش حاضر، بذرها در زیر دستگاه پلاسما با ولتاژ 10 ولت و با مدت زمان‌های بهینه شده و گاز‌های ورودی هلیوم، آرگون و اکسیژن قرار گرفتند. سپس بذرهای تیمار شده در شرایط کنترل و تنش شوری قرار گرفتند و درصد جوانه زنی و میزان رشد گیاهچه محاسبه گردید.

سنجش درصد جوانه‌زنی بذرها: درصد جوانه‌زنی و سرعت جوانه‌زنی با استفاده از فرمول‌های زیر محاسبه شد:

GP  × 100

        در این فرمولGP  نشان‌دهنده درصد جوانه‌زنی، صورت کسر برابر با تعداد بذرهای جوانه زده و مخرج کسر تعداد کل بذرها را نشان می دهد است.

اندازه گیری وزن تر ریشه چه و هیپوکوتیل: وزن ترریشه چه و هیپوکوتیل گیاهچه‌های هفت روزه با ترازوی (Sartorius مدل BPSIID) با دقت 001/0 گرم، بر حسب گرم سنجش شد.  این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی به روش فاکتوریل با سه تکرار انجام شد و داده‌ها با استفاده از نرم افزاز SPSS آنالیز شدند و نمودارها با نرم افزار اکسل رسم شدند.

نتایج

بهینه‌سازی شوری: نتایج حاصل از تحقیق حــاضر

 نشان داد که جوانه‌زنی بذر گیاه کهور در تمام غلظتهای نمک بکار رفته کاهش معنی‌داری نسبت به کنترل داشت. در غلظت‌های 300 و 400 میلی‌مولار نمک، هیچ جوانه‌زنی مشاهده نشد و به همین دلیل این غلظتها به عنوان شوری خیلی شدید در نظر گرفته و در مراحل بعدی آزمایش حذف شدند (جدول 1). در مراحل بعدی آزمایش، غلظت‌های 100 و 200 میلی‌مولار نمک به‌عنوان شوری متوسط و شدید در نظر گرفته شدند.

 

 

جدول 1: اثر تیمار بذرهای کهور درختچه‌ای با غلظت‌های 100، 200، 300 و 400 میلی‌مولار سدیم کلرید بر درصد جوانه‌زنی بذر. 

شوری (میلی‌مولار سدیم کلراید)	0	100	200	300	400
جوانه‌زنی (درصد)	% a65	% b59	% c39	% d0	.% d

میانگین‌ها با آزمون دانکن مقایسه شدند. P<0.05 به‌عنوان اختلاف معنی‌دار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنی‌دار بودن و میانگین‌های دارای حروف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.

 

 

بهینه‌سازی زمان پلاسما: نتایج آزمایش نشان داد پیش تیمار بذرها با پلاسما هم در شرایط کنترل و هم در شرایط شوری، باعث افزایش درصد جوانه زنی می‌شود اما همانطور که در شکل2 نشان داده شده است، زمان‌های 6، 8 و 10 دقیقه ای بیشترین تاثیر را بر جوانه زنی بذر داشتند لذا در مراحل بعدی آزمایش، از این زمان‌ها به عنوان زمانهای بهینه شده برای تیمار بذر با پلاسمای سرد استفاده شد.

 

 

 

شکل 2: اثر پیش تیمار بذرهای کهور درختچه ای با پلاسمای 2، 4، 6، 8، 10و 12 دقیقه ای بر درصد جوانه‌زنی بذر تحت شرایط کنترل و تنش شوری. S0= شوری صفر (شاهد)، S100= شوری 100 میلی‌مولار NaCl و S200= شوری 200 میلی مولار NaCl. ستون‌ها شامل میانگین تکرارها±خطای استاندارد می‌باشد که با آزمون دانکن مقایسه شدند. P<0.05 به عنوان اختلاف معنی‌دار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنی‌دار بودن تفاوت می‌باشد و میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند. 

 

 

بهینه‌سازی گاز ورودی: در این قسمت از آزمایش، گازهای در نظر گرفته شده به ترتیب شامل هلیوم، آرگون و اکسیژن بودند. نتایج آزمایش نشان داد که درصد جوانه‌زنی با گاز هلیوم در شوری 100 و 200 و با زمان‌های 6، 8، 10 دقیقه با گازهای دیگر تفاوت معنی‌دار داشت و اثر آن بیشتر از سایر گازها بود لذا گاز هلیوم به عنوان گاز بهینه شده در نظر گرفته شد (جدول‌های ۲، 3 و 4).

 

 

جدول 2: اثر پرایمینگ بذرهای کهور درختچه ای با پلاسمای سرد در زمان‌های 6، 8 و 10 دقیقه در شرایط کنترل و تنش شوری 100 و 200 میلی‌مولار با اعمال گاز ورودی هلیوم بر درصد جوانه زنی بذر. 

	کنترل	تنش شوری 100 میلی مولار سدیم کلرید	تنش شوری 200 میلی مولار سدیم کلرید
بدون پلاسما	% (d)44	% (e)34	% (f)21
پلاسما 6 دقیقه	% (b)80	% (c)67	% (e) 35
پلاسما 8 دقیقه	% (a)100	% (a) 100	% (a) 98
پلاسما 10 دقیقه	% (a) 100	% (c) 62	% (e) 32

میانگین‌ها با آزمون دانکن مقایسه شدند. P<0.05 به عنوان اختلاف معنی دار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنی دار بودن و میانگین‌های دارای حروف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.

 

جدول 3: اثر پرایمینگ بذرهای کهور درختچه‌ای با پلاسمای سرد در زمان‌های 6، 8 و 10 دقیقه در شرایط کنترل و تنش شوری 100 و 200 میلی مولار با اعمال گاز ورودی آرگون بر درصد جوانه زنی بذر. 

	کنترل	تنش شوری 100 میلی مولار سدیم کلرید	تنش شوری 200 میلی مولار سدیم کلرید
بدون پلاسما	% (d)45	%(de) 37	% (e)27
پلاسما 6 دقیقه	% (c)65	% (c)59	%(de)37
پلاسما 8 دقیقه	%(b)80	%(a)93	%(b) 78
پلاسما 10 دقیقه	% (a)90	%(c)62	% (d)49

میانگین‌ها با آزمون دانکن مقایسه شدند. P<0.05 به عنوان اختلاف معنی‌دار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنی دار بودن و میانگین‌های دارای حروف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.

 

جدول 4: اثر پرایمینگ بذرهای کهور درختچه ای با پلاسمای سرد در زمان‌های 6، 8 و 10 دقیقه در شرایط کنترل و تنش شوری 100 و 200 میلی مولار با اعمال گاز ورودی اکسیژن بر درصد جوانه‌زنی بذر.

	کنترل	تنش شوری 100 میلی مولار سدیم کلرید	تنش شوری 200 میلی مولار سدیم کلرید
بدون پلاسما	% (d)43	% (d) 40	% (f)24
پلاسما 6 دقیقه	% (b)67	% (d)40	% (e)31
پلاسما 8 دقیقه	% (a)80	% (c)54	% (d)39
پلاسما 10 دقیقه	% (b)69	% (c)50	% (de)37

میانگین‌ها با آزمون دانکن مقایسه شدند. میانگین‌ها با آزمون دانکن مقایسه شدند P<0.05 به‌عنوان اختلاف معنی‌دار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنی دار بودن و میانگین‌های دارای حروف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.

 

        همانطور که از نتایج پیداست تاثیر پلاسمای 6 و 8 دقیقه‌ای هم در شرایط کنترل و هم تنش شوری بیشتر از تیمار 10 دقیقه ای بود و بنابراین تیمار 10 دقیقه ای نیز در قسمتهای بعدی آزمایش حذف گردید و گیاهچه‌ها فقط تحت تیمار 6 و 8 دقیقه پلاسما با گازهای مختلف قرار گرفتند. پس از انجام آزمایشات جداگانه برای بهینه کردن هر کدام از تیمارها و انتخاب بهترین تیمارها، در آزمایش جداگانه ای بذرهای کهور به مدت 6 و 8 دقیقه با پلاسمای سرد و با استفاده از گازهای هلیوم، آرگون و اکسیژن پیش تیمار شدند و سپس در شرایط کنترل و شوری 100 (شکل 3) و 200 میلی مولار (شکل 4) قرار گرفتند. تصاویر زیر به ترتیب مربوط به جوانه زنی و رشد گیاچه‌های کهور پیش تیمار شده با زمانهای بهینه شده پلاسما (6 و 8 دقیق‌های) با گازهای آرگون، هلیوم و اکسیژن است که بعد از آن تحت تاثیر شوری 100 و 200 میلی مولار بوده اند.

 

 

شکل 3 :اثر پیش تیمار بذر با پلاسمای سرد بر رشد گیاهچه‌های کهور درختچه ای در شرایط شوری 100 میلی مولار نمک کلرید سدیم. تصویر بالا (a) رشد گیاهچه‌هایی را نشان می دهد که بذر آنها با پلاسما پیش تیمار نشده اند و تحت تنش شوری 100 میلی مولار قرار گرفته اند. تصویر پایین (b، c و d) رشد گیاهچه‌هایی را نشان می دهد که بذرهای آنها ابتدا به مدت 6 دقیقه با پلاسمای سرد و با استفاده از گاز آرگون(b)، گاز هلیوم(c) و گاز اکسیژن (d) پیش تیمار شدند و سپس تحت تیمار 100 میلی مولار نمک NaCl قرار گرفتند. تصاویر (e)، (f) و (g) به ترتیب مربوط به گیاهچه‌هایی است که بذرهای آنها به مدت 8 دقیقه با پلاسمای سرد و با استفاده از گازهای آرگون، هلیوم و اکسیژن پیش تیمار شدند و سپس تحت تنش شوری 100 میلی مولار NaCl قرار گرفته اند (عکسها چهار روز بعد از جوانه زنی گرفته شده اند).

 

شکل 4: اثر پیش تیمار بذر با پلاسمای سرد بر رشد گیاهچه‌های کهور درختچه‌ای در شرایط شوری 200 میلی‌مولار نمک کلرید سدیم. تصویر بالا (a) رشد گیاهچه‌هایی را نشان می‌دهد که بذر آنها با پلاسما پیش تیمار نشده اند و تحت تنش شوری 200 میلی‌مولار قرار گرفته‌اند. تصویر پایین (b، c و d ) رشد گیاهچه‌هایی را نشان می دهد که بذرهای آنها ابتدا به مدت 6 دقیقه با پلاسمای سرد و با استفاده از گاز آرگون (b)، با گاز هلیوم (c) و یا با گاز اکسیژن (d) پیش تیمار شدند و سپس تحت تیمار 200 میلی مولار نمک NaCl قرار گرفتند. تصاویر (e)، (f) و (g) به‌ترتیب مربوط به گیاهچه‌هایی است که بذرهای آنها به مدت 8 دقیقه با پلاسمای سرد و با استفاده از گازهای آرگون، هلیوم و اکسیژن پیش تیمار شدند و سپس تحت تنش شوری 200 میلی‌مولار NaCl قرار گرفته‌اند (عکس‌ها چهار روز بعد از جوانه زنی گرفته شده‌اند).

 

 

 

وزن تر هیپوکوتیل: نتایج نشان داد که در گیاهچه‌های کهور، تنش شوری بر وزن تر هیپوکوتیل، در سطح 5% اثر معنی دار داشته و باعث کاهش وزن هیپوکوتیل‌ها در شرایط شوری شد. با افزایش میزان شوری این کاهش وزن مشهود تر بود. پیش تیمار بذر با پلاسمای سرد 6 و 8 دقیقه‌ای با گازهای مختلف آرگون، هلیوم و اکسیژن نیز باعث افزایش معنی‌دار وزن تر هیپوکوتیل در سطح 5% نسبت به نمونه‌های پیش تیمار نشده در شرایط کنترل و تنش شوری شد. در این مورد اثر پیش تیمار با پلاسمای 8 دقیقه ای از بقیه بیشتر بود (شکل 5).

 

 

 

 

شکل 5 :اثر پیش تیمار بذرهای کهور  با پلاسمای 6 و 8  دقیقه ای با گازهای مختلف هلیوم، آرگون و اکسیژن بر وزن تر هیپوکوتیل تحت شرایط کنترل و شوری. S0= شوری صفر (شاهد)، S100= شوری 100 میلی مولار NaCl و S200= شوری 200 میلی مولار NaCl. ستون‌ها شامل میانگین تکرارها±خطای استاندارد می‌باشد که با آزمون دانکن مقایسه شدند. P<0.05 به عنوان اختلاف معنی‌دار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنی‌دار بودن تفاوت می‌باشد و میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند. 

 

 

وزن تر ریشه چه: نتایج این پژوهش نشان داد که در گیاهچه‌های کهور، تنش شوری بر وزن تر ریشه چه، در سطح 5% اثر معنی دار داشته و باعث کاهش وزن ریشه‌ها در شرایط شوری شده است. با افزایش میزان شوری این کاهش وزن بیشتر قابل مشاهده بود. پیش تیمار بذر با پلاسمای سرد 6 و 8 دقیقه ای با گازهای مختلف آرگون، هلیوم و اکسیژن باعث افزایش معنی دار وزن تر ریشه نسبت به نمونه‌های پیش تیمار نشده در شرایط کنترل و تنش شوری شد (در سطح 5%). در این مورد نیز اثر پیش تیمار با پلاسمای 8 دقیقه ای از بقیه بیشتر بود (شکل 6).

 

 

شکل 6 :اثر پیش تیمار بذرهای کهور با پلاسمای 6 و 8 دقیقه ای با گازهای مختلف هلیوم، آرگون و اکسیژن بر وزن ترریشه چه تحت شرایط کنترل و شوری. . S0= شوری صفر(شاهد)، S100= شوری 100 میلی مولار NaCl و S200= شوری 200 میلی مولار NaCl. ستون‌ها شامل میانگین تکرارها±خطای استاندارد می‌باشد که با آزمون دانکن مقایسه شدند. P<0.05 به عنوان اختلاف معنی‌دار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنی‌دار بودن تفاوت می‌باشد و میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.

 

 

        با توجه به نتایج بدست آمده و همانطور که در تصاویر مشخص شده است، بهترین زمان 8 دقیقه و مناسب ترین گاز در میان گازهای استفاده شده، هلیوم است. بنابراین در مرحله  نهایی بذرها به مدت 8 دقیقه با استفاده از گاز هلیوم تحت تاثیر پلاسمای سرد قرار گرفتند و رشد آنها در روزهای اول تا دهم مشاهده شد (شکل 7).

 

 

 

شکل 7: اثر پیش تیمار بذر با پلاسمای سرد (8 دقیقه با استفاده از گاز هلیوم) بر روند رشد گیاهچه‌های کهور. پس از بهینه شدن زمان و نوع گاز استفاده شده، بذرهای گیاه کهور به مدت 8 دقیقه با استفاده از گاز هلیوم تحت تیمار پلاسما قرار گرفتند. تصاویر به ترتیب مربوط به روزهای اول، دوم، سوم، چهارم و دهم رشد گیاهچه در شرایط آزمایشگاه می باشد.

 

بحث

        یکی از اثرات تنش‌های محیطی از جمله شوری بر گیاهان، کاهش جوانه زنی بذر و رشد اولیه گیاهچه است. برای برطرف کردن این معضل در بسیاری از موارد از روشهای پیش تیمار بذر (پرایمینگ) استفاده می‌شود که باعث افزایش آمادگی بذرها برای مقابله با شرایط تنش می شوند. برای اعمال پرایمینگ بذر از روشهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی متعددی استفاده می‌شود و در مطالعات اخیر معمولا روشها و تکنولوژی‌های مدرنی مورد توجه قرار گرفته است که کمترین آسیب را به محیط زیست وارد کند و اصطلاحا سازگار با محیط زیست باشند ( Majeed et al., 2019).

        یکی از تکنولوژی‌های مدرن استفاده از پلاسمای سرد است. پلاسما، که به عنوان چهارمین حالت ماده شناخته می‌شود، قادر است تأثیرات مثبت بسیاری را بر روی بذر‌ها داشته باشد Alashti et al., 2023)). تاثیر پلاسما بر جوانه زنی بذر گیاهان می‌تواند از طریق مکانیزم‌های مختلفی باشد. تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که تیمار بذر با پلاسمای DBD نفوذپذیری پوشش بذر را افزایش می‌دهد، فرآیندهای بیوشیمیایی ضروری را آغاز می‌کند و جذب آب و جذب مواد مغذی را تسریع می‌کند و در نهایت باعث رشد سریع‌تر و هماهنگ‌تر جوانه‌زنی می‌شود (Guragain et al., 2023). علاوه بر این گزارش شده است که بر اثر تابش پلاسما، میزان پروتئین‌های محلول، میزان قند محلول و فعالیت آنزیم‌های دهیدروژناز و آنتی‌اکسیدان‌ها در داخل بذر افزایش می‌یابد و به همین دلیل جوانه‌زنی و رشد گیاه سریع‌تر حاصل می‌شود (Yoshimura et al., 2020). در این مطالعه استفاده از فناوری پلاسما باعث افزایش جوانه زنی بذر خصوصا تحت تنش شوری گردیده است. تاثیر مثبت پلاسما بر جوانه زنی بذر در مطالعات پیشین نیز گزارش شده است. به عنوان مثال در یک تحقیق توسط los و همکاران (2019) نشان داده شد که پلاسما می‌تواند سرعت رشد و جوانه‌زنی بذر گندم را افزایش دهد. همچنین Štěpánová و همکاران (2018) نشان دادند که پلاسما می‌تواند به بهبود جوانه‌زنی بذر فلفل کمک کند. در این مطالعه جوانه زنی و رشد گیاهچه‌های کهور تحت تنش شوری کاهش معنی داری نشان داد که احتمالا به دلیل تنش اسمتیک ناشی از شوری و کاهش جذب آب توسط بذر باشد. شور شدن محیط اطراف بذر، باعث سخت تر شدن جذب آب توسط بذر می‌شود. بنابراین، بذر ممکن است آب کافی برای جوانه‌زنی نداشته باشد. علاوه بر این غلظت زیاد نمک می‌تواند از طریق سمیت یونی تأثیر منفی بر فعالیت‌های متابولیکی بذر داشته باشد. همچنین تنش شوری با تولید گونه‌های فعال اکسیژن می‌تواند منجر به تخریب ماکرومولکولهای بیولوژیکی در سلولهای بذر شود (Khan et al., 2000). شوری همچنین با کاهش مقدار هورمون‌های گیاهی موثر بر جوانه زنی بذر مانند جیبرلین نیز می تواند درصد و سرعت جوانه زنی را کاهش دهد (Zhu et al., 2002). گزارش شده است که پلاسما می‌تواند با از بین بردن آلاینده‌ها، تغییر ساختار سطحی، و یا ایجاد گروه‌های فعال که به جذب آب کمک می‌کنند، سبب بهبود جوانه زنی بذرها گردد.

        پیش تیمار بذر با پلاسمای سرد علاوه بر افزایش درصد جوانه زنی بذر می‌تواند رشد گیاهچه را در گیاهان تحریک کند. بوردوسیا و همکاران گزارش کرده اند که پلاسما منجر به افزایش مقدار هورمون جبیرلین  در گیاه گندم گردیده است و این افزایش هورمون باعث افزایش جوانه زنی و رشد گیاهچه گندم شده است. (Burducea et al., 2023). به علاوه تولید گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن تحت شرایط پلاسمای سرد می‌تواند تنش اکسیداتیو خفیفی را در بذر ایجاد کند. این تنش اکسیداتیو مانند واکسیناسیون عمل کرده و می‌تواند باعث تحریک فرآیند جوانه زنی و رشد گیاهچه شود. در پاسخ به این تنش خفیف، گیاهان یک سری سیگنال‌ها را ارسال می‌کنند که می‌تواند فرآیند جوانه زنی و رشد را تحریک کند. این سیگنال‌ها می‌توانند شامل تغییرات در سطح بذر، تغییرات در فعالیت آنزیمی، تقویت جذب آب و تنظیم هورمون‌ها و دیگر متابولیت‌ها گیاهی باشد. این سیگنال‌ها در نهایت می‌توانند به تغییرات در فرآیندهای رشد و توسعه سلولهای گیاهی منجر شوند (Rasooli et al., 2021). نقش تیمار با پلاسمای سرد در افزایش جوانه و رشد در گیاهان سویا (Sayahi et al., 2024; Tomeková et al., 2024) ، کلزا (Islam et al., 2019) و سایر محصولات زراعی مهم (Bozhanova et al., 2024) نیزگزارش شده است.

        در این مطالعه کاهش رشد گیاهچه‌های کهور تحت تنش شوری مشاهده شد که با پیش تیمار بذر به وسیله پلاسمای سرد این خسارت ناشی از شوری کاهش یافت. کاهش رشد ناشی از شوری در مراحل اولیه رشد گیاهچه در گیاهان مختلف از جمله گیاه گوار گزارش شده است (Suthar et al., 2019) که عمدتا آن را به سمیت ناشی از تجمع یون سدیم و تنش اکسیداتیو ناشی از آن نسبت داده‌اند (Riaz et al., 2021). پژوهش‌های پیشین نیز نشان داده اند که پیش تیمار با پلاسما نقش مهمی در کاهش خسارات ناشی از شوری در گیاهان داشته است که این نقش  را از طریق افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی سلولهای گیاهی، افزایش اسمولیتهای گیاهی و کاهش جذب یون سدیم اعمال کرده است (Perea-Brenes et al., 2023).

 

نتیجه‌گیری نهایی

        به‌طور کلی داده‌های این تحقیق نشان داد که پیش تیمار بذر با پلاسمای سرد خصوصا در محدوده‌ای خاص، 8 دقیقه ای و با گاز هلیوم، می‌تواند تأثیرات بیولوژیکی مثبتی بر روی جوانه زنی گیاه ارزشمند کهور در شرایط کنترل و تنش شوری داشته باشد. به نظر می رسد که پلاسمای سرد با تغییر پوشش بذر و احتمال افزایش جذب آب و کاهش جذب یون سدیم توانسته است که مقاومت بیشتری در برابر تنش شوری به بذرها بدهد و درصد جوانه زنی و رشد گیاهچه را افزایش دهد. البته مطالعات تکمیلی برای بررسی مکانیسم دقیق این اثر لازم است که در تحقیقات بعدی مد نظر قرار خواهد گرفت. با توجه به نتایج اولیه این پژوهش استفاده تکنولوژی نوین پلاسما می تواند به عنوان راهکار مناسب و مقرون به صرفه جهت بهبود جوانه زنی و رشد گیاهچه کهور در شرایط سخت بیابانی باشد.

 

 

References

Ahmed, A.M. and Khalid, K.A. (2023). Glutathione to ameliorate growth criterions and chemical constituents of geranium irrigated with salt water. Heliyon. 9(7).

     Alashti, F.J., Sohbatzadeh, F., Ahmadian, S., Kenari, R.E. and Nazifi, E. (2023). Impact of atmospheric cold plasma pretreatment on morphology, structure, and chemical properties of clove (Syzygium aromaticum). LWT. 115-639

    Ali, Q., Shabaan, M., Ashraf, S., Kamran, M., Zulfiqar, U., Ahmad, M., and Arslan, M. (2023). Comparative efficacy of different salt tolerant rhizobial inoculants in improving growth and productivity of Vigna radiata L. under salt stress. Scientific Reports. 13(1): 17442.

Auguste, S., Buonopane, G.J., Tanielyan, S., Guerrero, D.E. and Lopez, J.L. (2023). Effects of cold plasma treatment on growth enhancement and on the chemical composition of sweet basil plants (Ocimum basilicum). The European Physical Journal D. 77(4): 64.

Bhojvaid, P.P. and Timmer, V.R. (1998). Soil dynamics in an age sequence of Prosopis juliflora planted for sodic soil restoration in India. Journal of Forest Ecology and Management. 106(2-3): 181-193.

Bozhanova, V., Marinova, P., Videva, M., Nedjalkova, S. and Benova, E. (2024). Effect of cold plasma on the germination and seedling growth of Durum Wheat genotypes. Processes. 12(3): 5-44.

Burducea, I., Burducea, C., Mereuta, P.E., Sirbu, S.R., Iancu, D.A., Istrati, M.B., Straticiuc, M., Lungoci, C., Stoleru, V., Teliban, G.C. and Robu, T. (2023). Helium atmospheric pressure plasma jet effects on two cultivars of Triticum aestivum L. Journal of Foods. 12(1): 208.

Dzikiti, S., Schachtschneider, K., Naiken, V., Gush, M., Moses, G. and Le Maitre, D.C. (2013). Water relations and the effects of clearing invasive Prosopis trees on groundwater in an arid environment in the northern cape. South Africa. Journal of Arid Environments 90: 103-113.

Emtahani, M. and Elmi, M. (2006). The ecological studies of Prosopis koelziana in south of Iran.

Guragain, R. P., Baniya, H. B., Shrestha, B., Guragain, D. P. and Subedi, D. P. (2023). Germination enhancement of mustard (Brassica nigra) seeds using dielectric barrier discharge (DBD). AIP Advances, 13 (3).

Islam, S., Farjana, B. O., Sajib, S. A., Nepal, C. R., Reza, A., Hasan, M.. and Kabir, A. H. (2019). Effects of LPDBD plasma and plasma activated water on germination and growth in rapeseed (Brassica napus). Gesunde Pflanzen. 71(3): 175-185.

Jiang, J., He, X., Li, L., Li, J., Shao, H., Xu, Q., Ye, R. and Dong, Y. (2014). Effect of cold plasma treatment on seed germination and growth of wheat. Plasma Science and Technology. 16(1): 54.

Khan, M.A., Ungar, I.A. and Showalter, A.M. (2000). The effect of salinity on the growth, water status, and ion content of a leaf succulent perennial halophyte, (Suaeda fruticosa L.) Forssk. Journal of Arid Environments. 45(1): 73-84.

Laroque, D. A., Seó, S. T., Valencia, G. A., Laurindo, J. B. and Carciofi, B. A. M. (2022). Cold plasma in food processing: Design, mechanisms, and application. Journal of Food Engineering, 312: 110-748.

Laroussi, M. (2002). Nonthermal decontamination of biological media by atmospheric-pressure plasmas: review, analysis, and prospects. IEEE Transactions on Plasma Science. 30(4): 1409-1415.

López-Franco, Y.L., Córdova-Moreno, R.E., Goycoolea, F.M., Valdez, M.A., Juárez-Onofre, J. and Lizardi-Mendoza, J.J.F. (2012) . Classification and physicochemical characterization of mesquite gum (Prosopis spp.). Food Hydrocolloids. 26: 159–166.

Los, A., Ziuzina, D., Boehm, D., Cullen, P.J. and Bourke, P. (2019). Investigation of mechanisms involved in germination enhancement of wheat (Triticum aestivum) by cold plasma: Effects on seed surface chemistry and characteristics. Journal of Plasma Processes and Polymers. 16(4): 1800148.

Lu, X., Laroussi, M. and Puech, V. (2012). On atmospheric-pressure non-equilibrium plasma jets and plasma bullets. Plasma Sources Science and Technology. 21(3): 034005.

Majeed, A., Muhammad, Z., Islam, S. and Ahmad, H. (2019). Salinity imposed stress on principal cereal crops and employing seed priming as a sustainable management approach. Acta Ecologica Sinica, 39(4): 280-283.

Munns, R. and Tester, M. (2008). Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology. 59: 651-681.

OatBahadur, D., Dhakal, R., Acharya, T.R., Lamichhane, P., Gautam, S., Lama, B., Khanal, R., Kaushik, N.K., Choi, E.H. and Chalise, R. (2023). Effects of spark dielectric barrier discharge plasma on water sterilization and seed germination. Current Applied Physics 54: 49-58

Perea-Brenes, A., Garcia, J. L., Cantos, M., Cotrino, J., Gonzalez-Elipe, A. R., Gomez-Ramirez, A. and Lopez-Santos, C. (2023). Germination and first stages of growth in drought, salinity, and cold stress conditions of plasma-treated barley seeds. ACS Agricultural Science & Technology 3(9): 760-770.

Rasooli, Z., Barzin, G., Mahabadi, T.D. and Entezari, M. (2021). Stimulating effects of cold plasma seed priming on germination and seedling growth of cumin plant. South African Journal of Botany. 142: 106-113.

Riaz, S., Hussain, I., Ibrahim, M., Rasheed, R., and Ashraf, M. A. (2021). Choline chloride mediates salinity tolerance in cluster bean (Cyamopsis tetragonoloba L.) by improving growth, oxidative defense, and secondary metabolism. Dose-Response, 19(4).

Sayahi, K., Sari, A. H., Hamidi, A., Nowruzi, B. and Hassani, F. (2024). Application of cold argon plasma on germination, root length, and decontamination of soybean cultivars. BMC Plant Biology, 24(1): 59.

Sera, B., Spatenka, P., S̆erý, M., Vrchotova, N. and Hruskova, I. (2010). Influence of plasma treatment on wheat and oat germination and early growth. IEEE Transactions on Plasma Science. 38(10): 2963-2968.

Shiferaw, H., Teketay, D., Nemomissa, S. and Assefa, F. (2004). Some biological characteristics that foster the invasion of Prosopis juliflora (Sw.) DC. at Middle Awash Rift Valley Area, north-eastern Ethiopia. Journal of Arid Environments. 58: ۱۳۵-۱۵۴.

Štěpánová, V., Slavíček, P., Kelar, J., Prášil, J., Smékal, M., Stupavská, M., Jurmanová, J. and Černák, M. (2018). Atmospheric pressure plasma treatment of agricultural seeds of cucumber (Cucumis sativus L.) and pepper (Capsicum annuum L.) with effect on reduction of diseases and germination improvement. Journal of Plasma Processes and Polymers. 15(2): 1700076.

Suthar, J. D., Rajpar, I., Ganjegunte, G. K., Shah, Z. U. H., Niu, G. and Grover, K. (2019). Germination, growth, and ion uptake of 15 Guar accessions under elevated salinity. Agrosystems, geosciences & environment, 2(1): 1-9.

Tomeková, J., Švubová, R., Slováková, Ľ., Holubová-Čerevková, Ľ., Kyzek, S., Gálová, E. and Zahoranová, A. (2024). Interaction of cold atmospheric pressure plasma with soybean seeds: Effect on germination and DNA, seed surface characteristics and plasma diagnostics. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 44(1): 487-507

Yoshimura, S., Otsubo, Y., Yamashita, A. and Ishikawa, K. (2020). Insights into normothermic treatment with direct irradiation of atmospheric pressure plasma for biological applications. Japanese Journal of Applied Physics. 60(1): 010-502.

Zare, S., Tavili, A. and Darini, M.J. (2011). Effects of different treatments on seed germination and breaking seed dormancy of Prosopis koelziana and Prosopis juliflora. Journal of Forestry Research. 22: 35-38.

Zhong, J., Lu, P., Wu, H., Liu, Z., Sharifi-Rad, J., Setzer, W.N. and Suleria, H.A.R. (2022). Current insights into phytochemistry, nutritional, and pharmacological properties of Prosopis plants. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2218029: ۱-۱۸.

Zhu, J.K. (2002). Salt and drought stress signal transduction in plants. Annual review of plant biology. 53(1): 247-273.

 

17