Effects of cold plasma and cold plasma-activated water (PAW) on radish seedlings (Raphanus sativus L.)
Asna, Ashari Sara |
Vandens ir augalų sėklų apdorojimas šaltąja plazma turi įtakos augalų fizikinėms ir cheminėms savybėms. Tyrimai parodė, kad sėklų apdorojimas PAW (plazma aktyvuotas vanduo) ir DBD (dielektrinis barjerinis išlydis) potencialiai galėtų būti ekologiškas žemės ūkio metodas, skirtas augalams pagerinti, palyginti su dabartiniais metodais. Tačiau kol kas nežinoma, ar jis turi visapusišką teigiamą poveikį augalų savybėms, pavyzdžiui, sėklų daigumui, chlorofilo kiekiui ir antrinei medžiagų apykaitai. Todėl mano darbo tikslas buvo nustatyti apdorojimo plazma metodo įtaką Raphanus sativus L. daigams ir reakciją į PAW (plazma aktyvuotą vandenį). Sėklos buvo apdorotos šalta plazma 3 minutes, o 200 ml imituoto vandens apdorota Lietuvos energetikos institute plazmos generuojamais įrenginiais. Įvertintas poveikis sėklų dygimui, daigų morfologijai ir biocheminei sudėčiai. Plazmos aktyvavimas padidino nitratų koncentraciją vandenyje (~2,52 mg/l), o pH ir laidumas išliko stabilūs. Apdorojimas DBD pagreitino ankstyvąjį dygimą (~55 % po 24 val.), nors galutinis daigumas (~90 %) buvo panašus visais apdorojimo būdais. Kontroliniai augalai turėjo ilgiausius ūglius (~6,1 cm), o PAW apdoroti ūgliai buvo trumpesni, bet tankesni (~0,141 g). Šaknų ilgis buvo panašus (~5,5-5,6 cm), o PAW - sunkiausios šaknys (~0,029 g). Daugiausia sausųjų medžiagų buvo kontroliniame variante (~11 %), po jo sekė PAW (~8,8 %) ir DBD (~8,2 %). DBD lėmė didžiausią chlorofilo a kiekį (~93 mg/g-dm), o abu apdorojimo būdai padidino chlorofilo b ir karotinoidų kiekį. Daugiausia vitamino C buvo PAW apdorotuose augaluose (~1,9 mg/g-dm). Tiek PAW, tiek DBD padidino fenolinių medžiagų kiekį ir antioksidacinį aktyvumą (~2,2 mg/g-dm DPPH), o DBD šiek tiek lenkė PAW pagal fenolinių medžiagų kiekį. Šaltos plazmos ir PAW poveikis dygimui, augimui ir antrinių metabolitų kaupimuisi priklausė nuo apdorojimo. DBD daugiausia pagerino ankstyvąjį dygimą ir pigmentų koncentraciją, o PAW - ūglių ir šaknų biomasę bei vitamino C kiekį, todėl išryškėjo jų potencialas pagerinti konkrečias agronomines ir maistines ridikėlių daigų savybes.
The cold plasma treatment of water and plant seeds affect plants physical and chemical properties. Research has shown that PAW (Plasma Activated Water) and DBD (Dielectric Barrier Discharge) treatment of seeds could potentially be an eco-friendly agricultural method for crop enhancements compared to the current methods. However, it is not known yet whether it has a full positive effect on plant properties such as seed germination, chlorophyll levels and secondary metabolism. Therefore, the aim of my work was to determine the influence of plasma treatment method on Raphanus sativus L. seedlings, and the response to PAW (Plasma Activated Water). Seeds were treated with cold plasma for 3 minutes and 200 ml of mimicked water was treated by plasma generated equipment in Lietuvos energetikos institutas (Lithuanian Energy Institute). The effects on seed germination, seedling morphology, and biochemical composition were evaluated. Plasma activation increased nitrate concentration in water (~2.52 mg/L), while pH and conductivity remained stable. DBD treatment accelerated early germination (~55% at 24 h), though final germination (~90%) was similar across treatments. Control plants had the longest shoots (~6.1 cm), while PAW-treated shoots were shorter but denser (~0.141 g). Root lengths were comparable (~5.5–5.6 cm), while PAW producing the heaviest roots (~0.029 g). Dry matter was highest in control (~11%), followed by PAW (~8.8%) and DBD (~8.2%). DBD led to the highest chlorophyll a content (~93 mg/g·dm), while both treatments increased chlorophyll b and carotenoids. Vitamin C was highest in PAW treated plants (~1.9 mg/g·dm). Both PAW and DBD enhanced phenolic content and antioxidant activity (~2.2 mg/g·dm DPPH), with DBD slightly outperforming PAW in phenolic levels. Overall, the cold plasma and PAW treatments effects on germination, growth, and secondary metabolite accumulation were treatment dependent. DBD mainly improved early germination and pigment concentration, while PAW promoted shoot and root biomass and vitamin C content, highlighting their respective potentials in enhancing specific agronomic and nutritional traits in radish seedlings.