Šaltos plazmos ir elektromagnetinio lauko įtaka rausvažiedės ežiuolės (Echinacea purpurea (L.) Moench) sėklų daigumui, daigų augimui ir ROS susidarymui

Abstract

Rausvažiedė ežiuolė (Echinacea purpurea (L.) Moench) yra vienas iš ekonomiškai svarbiausių vaistinių augalų, skirtų gydant peršalimo ligas bei pasižyminčių kaip imunostimuliacinė ir priešuždegiminė priemonė. Nuolat didėjantis susirūpinimas ekologiškų vaistinių produktų naudojimu sveikatai skatina ieškoti būdų, kaip padidinti augalinės produkcijos našumą, naudojant aplinkai nekenksmingus metodus. Šiame darbe buvo tiriamas fizikinių stresorių (šaltos plazmos ir elektromagnetinio lauko) poveikis rausvažiedės ežiuolės sėklų daigumui, daigų augimui bei reaktyviųjų deguonies formų susidarymui ankstyvoje sėklos augimo fazėje. Apdorojimams naudota skirtingų parametrų šalta plazma: B. I. Stepanovo fizikos institute sumontuota šalta plazma (ŠP) ir naujai VDU GMF Aplinkos tyrimų centre japonų sumontuota šalta plazma (JŠP). Taip pat apdorojimams naudota B. I. Stepanovo fizikos instituto elektromagnetinio lauko (EML) įranga. Sėklų apdorojimas ŠP bei JŠP neturėjo įtakos sėklų daigumui nepriklausomai nuo apdorojimo trukmės. Sėklų apdorojimas 15 min. EML lėtino sėklų dygimą 1,2 %. Buvo stebimas teigiamas ŠP ir EML poveikis rausvažiedės ežiuolės daigų morfologiniams parametrams, kuris priklausė nuo apdorojimo laiko. Apdorojant EML, stipriausiai veikė 15 min. EML, kuris daigų masę padidino 89 %, o daigo ir šaknies ilgį padidino daugiau nei 2 kartus. Apdorojant su ŠP, stipriausiai veikė 9 min. ŠP, kuris daigo masę bei daigo ir šaknies ilgį padidino apie 40 %. Sėklų apdorojimas JŠP neturėjo įtakos daigo morfologiniams parametrams. ŠP ir EML paveiktose daigų šaknyse susidaręs superoksido radikalų kiekis buvo apie 2 kartus mažesnis nei kontrolinių daigų šaknyse. JŠP neturėjo patikimo poveikio superoksido radikalų kiekio mažėjimui daigų šaknyse, tačiau 5 min. trukmės JŠP poveikis 17 % padidino vandenilio peroksido susidarymą šaknyse. Taigi, radikalų susidarymo sumažėjimą galima susieti su teigiamu šių stresorių poveikiu daigų masės ir dydžio prieaugiui.

Echinacea purpurea (L.) Moench is one of the most economically important medicinal plants for the treatment of colds and is also used as an immunostimulatory and anti-inflammatory agent. The growing concern about the use of organic medicinal products to health encourages the search for ways to increase crop production efficiency using environmentally friendly methods. The aim of this study is to analyze physical stressors (cold plasma and electromagnetic field) impact on echinacea purpurea (L.) Moench seed germination, seedling growth, and as well formation of reactive oxygen species at an early stage of growth seed. Two types of different parameters were used for the treatment cold plasma: (1) Cold plasma that was installed in B. I. Stepanov Institute of Physics (further marking as CP); (2) New Japanese cold plasma that was installed in VMU Environmental Research Center (further marking as JCP). The electromagnetic field equipment of the B. I. Stepanov Institute of Physics was also used for the treatments (further marking as EMF). Seed treatment CP and JCP did not affect seed germination regardless of treatment duration. Seed treatment 15 min EMF slowed seed germination by 1.2 %. The positive effect of CP and EMF was observed on the morphological parameters of echinacea purpurea (L.) Moench seedlings and depended on the treatment time. During EMF treatment, the strongest effect was observed at 15 min EMF which increased seedling weight by 89 % and more than doubled seedling and root length. When treated with CP, the strongest effect was observed at 9 min CP which increased seedling weight, seedling and root length by about 40 %. Seeds treatment with JCP did not affect the morphological parameters of the seedling. The amount of superoxide radicals formed in the roots of seedlings affected by CP and EMF was about 2 times lower than in the roots of control seedlings. JCP had no reliable effect on the reduction of superoxide radicals in seedling roots, but treatment with 5 min JCP increased hydrogen peroxide formation in the roots by 17 %. Therefore, the reduction in radical formation can be attributed to the positive effect of these stressors influence on the increase in seedling weight and size.