Обнаружение NO3-, введенного в плазму

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12525 (2022) Цитировать эту статью

714 Доступов

1 Цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Плазма разряда облучает семена активными формами кислорода и азота (АОН). Однако RONS, введенные в семена путем плазменного облучения, до сих пор не были успешно обнаружены. В настоящем исследовании представлены экспериментальные доказательства того, что нитрат-ион NO3- вводится в семена салата в виде RONS при облучении плазмой барьерного разряда с воздушным диэлектриком атмосферного давления. Облучение плазмой в течение 5 мин способствует прорастанию семян. Компоненты облученных плазмой семян были исследованы с помощью квантовой масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением (ESI QMS), которая показала, что плазменное облучение вводит ион с массой 62 m/z в обнаруживаемых количествах. Этот ион был идентифицирован как NO3- с помощью жидкостной хроматографии (ЖХ), многоволнового детектора (MWD) и LC-ESI QMS. Одномерное моделирование при температуре электронов Te = 1 эВ, плотности электронов Ne = 1013/м3 и температуре газа Tg = 300 К показало введение NO3− с участием оксида азота NO. NO3- является одним из наиболее важных ионов, которые запускают передачу сигнала для прорастания при внесении в семена. Изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), показали, что после плазменного облучения на поверхности семян не произошло никаких изменений. Плазменное облучение является эффективным методом внесения NO3- в семена сухим способом, не вызывая повреждений.

Влияние плазменного облучения на улучшение роста растений привлекло значительное внимание во всем мире1,2,3. На данный момент проведены новаторские исследования по улучшению всхожести и роста4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19, контролю гормонального баланса. между гиббереллиновой кислотой (ГК) и абсцизовой кислотой (АБК) в семенах20,21 и улучшением урожайных характеристик22 с помощью плазменного облучения. Недавно были проведены молекулярно-биологические исследования с целью выяснения механизмов, лежащих в основе биологических эффектов облучения плазмы23. Плазма может облучать семена активными формами кислорода и азота (RONS), фотонами, ионами и подвергать их воздействию электрических полей24. RONS участвуют в различных процессах семян, включая созревание, старение и прорастание, за которым следует рост проростков25,26. Экзогенные активные формы кислорода (АФК) улучшают прорастание семян Zea mays и Helianthus annuus, индуцируя биосинтез ГК и катаболизм АБК27. Колориметрическое определение и моделирование полезны для оценки количества RONS, введенного в семена. Однако RONS, введенные в семена путем плазменного облучения, до сих пор не были успешно обнаружены. Учитывая, что многие исследования посвящены индукции биологических реакций в семенах при облучении плазмой, обсуждение их основных механизмов должно основываться на реальных частицах, введенных в семена. В настоящем исследовании экспериментально доказано, что нитрат-ионы NO3- вводятся в семена в виде RONS при облучении плазмой.

Мы попытались обнаружить типичный АОНС NO3-, введенный в семена при облучении нетепловой плазмой воздуха атмосферного давления. Реакция семян на экзогенное введение NO3- является важным предметом исследований в области молекулярной физиологии растений. NO3- в семенах растений отвечает за индукцию таких реакций, как нарушение покоя, регуляция экспрессии генов, сигнальная трансдукция и метаболизм АБК в результате связывания NLP8 с промотором CYP707A228,29,30,31,32. Хотя существует множество исследований изменений генотипа и фенотипа вследствие введения NO3-, молекулярный механизм реакции растения на NO3- остается неясным30. Следовательно, данное исследование было направлено на экспериментальное доказательство того, что NO3- попадает в семена в результате плазменного облучения; также предложен возможный механизм этого внедрения. Он также предложил новый метод введения NO3- в семена сухим способом с использованием плазмы.