بررسی میکروسکوپی اثر پلاسمای سرد بر جوانه‌زنی بذر نخود

ماشین های کشاورزی

مقاله 11، دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 24، تیر 1401، صفحه 231-240   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v12i2.88718

نویسندگان

محسن فریدونی؛ حسین حاجی آقاعلیزاده^*

گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

با افزایش جمعیت جهان، نیاز به تولید مواد غذایی بیشتر نیز افزایش می‌یابد. فناوری پلاسما یکی از روش‌هایی است که می‌تواند رشد گیاه را بهبود بخشد. پلاسمای سرد در افزایش شاخص‌های رشد و جوانه‌زنی موثر است. در این مقاله، تأثیر پلاسمای سرد بر پایه تخلیه کرونا بر جوانه‌زنی ارقام نخود عادل، منصور و آزاد بررسی شد. در روش تخلیه کرونا، از خلا نسبی استفاده شد. پژوهش حاضر در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کامل تصادفی انجام شد. بذرهای مواجه با پلاسما و بذرهای شاهد در شرایط یکسان برای جوانه‌‎زنی نگهداری شدند. نتایج نشان داد سرعت جوانه‌زنی در بذرهایی که به مدت 60 ثانیه مواجهه با پلاسمای سرد داشتند، بیشتر از بذرهای بدون مواجهه بود. همچنین بذرهای ارقام عادل و منصور که به مدت 30 ثانیه در مواجهه با پلاسمای سرد قرار گرفتند، دارای طول ریشه بیشتری نسبت به بذرهای بدون مواجهه بودند. پس از تجزیه و تحلیل آماری، مشخص شد که طول ریشه در شرایط یکسان، در مدت زمان مواجهه 30 ثانیه در معرض پلاسمای سرد، دارای اختلاف معنی‌داری در سطح 5% نسبت به حالت‌های مواجهه 60 ثانیه و بدون مواجهه با پلاسمای سرد دارد. تصاویر میکروسکوپی از سطح خارجی و بافت داخلی سلول بذر در نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بررسی‌ها نشان دادند که سطوح خارجی بذرهای در معرض پلاسمای سرد نسبت به شاهد هموارتر، دارای برجستگی کمتر و زاویه سطح تماس کمتری هستند. این تغییر می‌تواند خاصیت آب‌دوستی را افزایش دهد. اما در مواجهه بذر با پلاسمای سرد، تغییری در بافت داخلی سلول مشاهده نگردید.

کلیدواژه‌ها

پلاسمای سرد؛ تصویر میکروسکوپی؛ جوانه‌زنی؛ نخود

مراجع

1. Amnuaysin, N., H. Korakotchakorn, S. Chittapun, and N. Poolyarat. 2018. Seed germination and seedling growth of rice dielectric barrier discharge plasma. Songklanakarin Journal of Science & Technology 40: 819-823.
2. Bakhshy, E., F. Zarinkamar, and M. Nazzari. 2020. Structural and quantitative changes of starch in seed of Trigonella persica during germination. International Journal of Biological Macromolecules 164: 1284-1293.
3. Banaschik, R., G. Burchhardt, K. Zocher, S. Hammerschmidt, J. F. Kolb, and K. Weltmann. 2016. Comparison of pulsed corona plasma and pulsed electric fields for the decontamination of water containing Legionella pneumophila as model organism. Bioelectrochemistry 112: 83-90.
4. Butscher, D., H. Van Loon, A. Waskow, P. Rudolf von Rohr, and M. Schuppler. 2016. Plasma inactivation of microorganisms on sprout seeds in a dielectric barrier discharge. International Journal of Food Microbiology 238: 222-232.
5. Jian, F., K. Sun, V. Chelladurai, D. S. Jayas, and N. White. 2014. Quality changes in high and low oil content canola during storage: Part II – Mathematical models to predict germination. Journal of Stored Products Research 59: 328-37.
6. Khamsen, N., A. Akkarachanchainon, K. Fookiat, J. Srisala, S. Chomchuen, W. Kanokbannakorn, and S. Srisonphan. 2016a. Atmospheric Cold Plasma via Fringe Field Enhanced Corona Discharge on Single Dielectric Barrier for Large-volume Applications. Procedia Computer Science 86: 321-24.
7. Khamsen, N., A. Akkarachanchainon, N. Teerakawanich, and S. Srisonphan. 2016b. Organic and Bio Material Surface Modification Via Corona Discharge Induced Atmospheric-cold Plasma. Procedia Computer Science 86: 325-28.
8. Kim, J., P. Puligundla, and Ch. Mok. 2015. Microbial decontamination of dried laver using corona discharge plasma jet (CDPJ). Journal of Food Engineering 161: 24-32.
9. Kuwahara, T., T. Kuroki, K. Yoshida, N. Saeki, and M. Okubo. 2012. Development of sterilization device using air nonthermal plasma jet induced by atmospheric pressure corona discharge. Thin Solid Films 523: 2-5.
10. LoPorto, Ch., L. Sergio, F. Boari, A. F. Logrieco, and V. Cantore. 2019. Cold plasma pretreatment improves the germination of wild asparagus (Asparagus acutifolius) seeds. Scientia Horticulturae 256: 108554.
11. Misra, N. N., O. K. Schluter, and P. J. Cullen. 2016. Cold plasma in food and agriculture. Elsevier Inc.
12. Mohsenin, N. N. 1986. Physical properties of plant and animal materials.
13. Perez, P., M. Cecilia, L. Prevosto, C. Zilli, E. Cejas, H. Kelly, and K. Balestrasse. 2018. Effects of non-thermal plasmas on seed-borne Diaporthe/Phomopsis complex and germination parameters of soybean seeds. Innovative Food Science & Emerging Technologies 49: 82-91.
14. Raizer, Y. 2011. Gas discharge physics. Springer. New York.
15. Rawlins, J. K., B. A. Roundy, D. Egget, and N. Cline. 2012. Predicting germination in semi-arid wildland seedbeds II. Field validation of wet thermal-time models. Environmental and Experimental Botany 76: 68-73.
16. Shapira, Y., E. Bormashenko, and E. Drori. 2019. Pre-germination plasma treatment of seeds does not alter cotyledon DNA structure, nor phenotype and phenology of tomato and pepper plants. Biochemical and Biophysical Research Communications 1: 100259.
17. Shashikanthalu, S. P., L. Ramireddy, and M. Radhakrishnan. 2020. Stimulation of the germination and seedling growth of Cuminum Cyminum seeds by cold plasma. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 519: 512-517.
18. Takahashi, K., Y. Saito, R. Oikawa, T. Okumura, K. Takaki, and T. Fujio. 2018. Development of automatically controlled corona plasma system for inactivation of pathogen in hydroponic cultivation medium of tomato. Journal of Electrostatics 91: 61-69.
19. Wu, T., N. Sun, and Ch. Chau. 2018. Application of corona electrical discharge plasma on modifying the physicochemical properties of banana starch indigenous to Taiwan. Journal of Food and Drug Analysis 26: 244-51.
20. Xinyu, L., Z. Song, W. Xu, Y. Li, Ch. Ding, and H. Chen. 2020. Spectral characteristics on increasing hydrophilicity of alfalfa seeds treated with alternating current corona discharge field. Biomolecular Spectroscopy. 236: 118350.
21. Yodpitak, S., S. Mahatheeranont, D. Boonyawan, Ph. Sookwong, S. Roytrakul, and O. Norkaew. 2019. Cold plasma treatment to improve germination and enhance the bioactive phytochemical content of germinated brown rice. Food Chemistry 289: 328-39.
22. Zarei, S., M. Kasraei, and M. A. Nematollahi. 2020. Investigating the impact of the magnetized water on the growth and germination of five wheat grain seeds. Journal of Agricultural Machinery 10 (2): 289-298. (In Persian). http://dx.doi.org/10.22067/jam.v10i2.76707.