作物杂志,2021, 第6期: 914 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.06.002
宋璟1(), 岑慧芳1,2, 刘华玥1, 王慧1, 张蕴薇1()
Song Jing1(), Cen Huifang1,2, Liu Huayue1, Wang Hui1, Zhang Yunwei1()
摘要:
冷等离子体处理作为一种环境友好、操作简单、安全性高的现代农业物理技术,具有较大的研究潜力和应用前景。本文总结了不同压强和放电方式组合下冷等离子体的性质、冷等离子体对作物种子处理效应的研究进展及展望。归纳发现冷等离子体处理能够改变作物种皮结构,提高种子代谢水平,改善作物的表型、产量等生产性能,并在一定程度上提高植株的抗逆能力。目前对冷等离子体处理效应的报道多集中在作物表型和生理层面,对机理的研究仍有待深入。常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)是一种近年开始应用的新型冷等离子体源,操作条件更为温和可控,处理效应更加稳定高效。相信今后常规冷等离子体及ARTP处理技术会在改善作物农艺性状、提高作物综合品质等方面得到更加广泛的应用。
[1] | 邵长勇, 王德成, 刘亮东, 等. 冷等离子体种子播前处理技术研究动态及展望. 中国种业, 2014(12):1-4. |
[2] | 王伟宗, 荣命哲, 吴翊, 等. 平衡态与非平衡态等离子体物性参数计算模型研究. 高压电器, 2010, 46(7):41-45. |
[3] | 王利娟. 等离子体概念、分类及基本特性. 宜宾学院学报, 2009, 9(6):41-43. |
[4] | 张雪, 张晓菲, 王立言, 等. 常压室温等离子体生物诱变育种及其应用研究进展. 化工学报, 2014, 65(7):2676-2684. |
[5] | 王静宇, 陈晓慧, 赖钟雄. 植物表观遗传修饰的分子机制及其生物学功能. 热带作物学报, 2020, 41(10):2099-2112. |
[6] | 石峰, 王昊. 气体放电等离子体及应用的研究进展. 真空与低温, 2018, 24(2):80-85. |
[7] | Nalwa C, Thakur A K. Seed quality enhancement through plasma treatment:a review. Indian Journal of Ecology, 2018, 45(4):814-821. |
[8] | 张波, 邵汉良. 冷等离子体技术装备在作物种子改良中的应用研究. 农机化研究, 2014, 36(7):211-215. |
[9] | 张娜, 许峰, 沈剑, 等. 冷等离子体种子处理技术在小麦上的应用效果研究. 现代农业科技, 2018(21):8-10. |
[10] | 李玲, 申民翀, 李建刚, 等. 冷等离子体种子处理对油料作物种子萌发及幼苗生长的影响. 江西农业学报, 2015, 27(8):1-5. |
[11] | 马玉婷, 米敏, 白梅梅, 等. 冷等离子体处理对紫花苜蓿种子萌发和幼苗MDA含量的影响. 安徽农业科学, 2020, 8(48):1-5. |
[12] |
Nalwa C, Thakur A K, Vikram A, et al. Effect of cold plasma treatment and priming in bell pepper (Capsicum annuum L.). International Journal of Bio-resource and Stress Management, 2017, 8(4):535-538.
doi: 10.23910/IJBSM |
[13] |
Bormashenko E, Grynyov R, Bormashenko Y, et al. Cold radiofrequency plasma treatment modifies wettability and germination speed of plant seeds. Scientific Reports, 2012, 2(1):383-420.
doi: 10.1038/srep00383 |
[14] |
Saberi M, Modarres-Sanavy S, Zare R, et al. Amelioration of photosynthesis and quality of wheat under non-thermal radio frequency plasma treatment. Scientific Reports, 2018, 8(1):11655.
doi: 10.1038/s41598-018-30200-7 pmid: 30076394 |
[15] | Mildaziene V, Pauzaite G, Naucienė Z, et al. Pre-sowing seed treatment with cold plasma and electromagnetic field increases secondary metabolite content in purple coneflower (Echinacea purpurea) leaves. Plasma Processes and Polymers, 2018, 15(2):e1700059. |
[16] |
Mildažienė V, Aleknavičiūtė V, Žūkienė R, et al. Treatment of common sunflower (Helianthus annus L.) seeds with radio-frequency electromagnetic field and cold plasma induces changes in seed phytohormone balance,seedling development and leaf protein expression. Scientific Reports, 2019, 9(8):377-389.
doi: 10.1038/s41598-018-36868-1 |
[17] |
Mujahid Z, Tounekti T, Khemira H. Cold plasma treatment to release dormancy and improve growth in grape buds:a promising alternative to natural chilling and rest breaking chemicals. Scientific Reports, 2020, 10(1):2667.
doi: 10.1038/s41598-020-59097-x pmid: 32060299 |
[18] | 邵汉良. 冷等离子体的真空紫外线与植物种子中生物大分子的作用效应与机制. 全国等离子体科学技术会议暨全国等离子体医学研讨会, 2013: 1. |
[19] |
Hou Y M, Dong X Y, Yu H, et al. Disintegration of biomacromolecules by dielectric barrier discharge plasma in helium at atmospheric pressure. IEEE Transactions on Plasma Science, 2008, 36(4):1633-1637.
doi: 10.1109/TPS.2008.927630 |
[20] |
Pérez-Pizá M C, Prevosto L, Grijalba P E, et al. Improvement of growth and yield of soybean plants through the application of non-thermal plasmas to seeds with different health status. Heliyon, 2019, 5(4):e01495.
doi: 10.1016/j.heliyon.2019.e01495 |
[21] | 王敏, 陈青云, 陈光良, 等. 大气压等离子体处理对生菜种子萌发和生长发育的影响. 华北农学报, 2007(6):108-113. |
[22] | 王敏, 杨思泽, 陈青云, 等. 大气压等离子体处理对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响. 农业工程学报, 2007, 23(2):195-200. |
[23] | 周筑文, 黄燕芬, 邓明森, 等. 大气压等离子体处理茄子种子对植株生长和产量的影响. 中国蔬菜, 2010(4):62-66. |
[24] |
Zhou Z, Huang Y, Yang S, et al. Introduction of a new atmospheric pressure plasma device and application on tomato seeds. Agricultural Sciences, 2011, 2(1):23-27.
doi: 10.4236/as.2011.21004 |
[25] | 周筑文, 黄燕芬, 杨思泽, 等. 大气压等离子体处理对番茄生长发育及产量与品质的影响. 安徽农业科学, 2010, 38(2):1085-1088. |
[26] | 吕晓桂, 王鹏, 利民, 等. 大气压氩气冷等离子体射流处理对芥菜种子发芽率及根长的影响. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(2):188-192. |
[27] | 王佳琪, 崔东洁, 阴悦, 等. 大气压低温等离子体处理对拟南芥幼苗抗氧化系统的影响. 植物生理学报, 2020, 56(3):423-430. |
[28] |
Bußler S, Herppich W B, Neugart S, et al. Impact of cold atmospheric pressure plasma on physiology and flavonol glycoside profile of peas (Pisum sativum ‘Salamanca’). Food Research International, 2015, 76:132-141.
doi: 10.1016/j.foodres.2015.03.045 |
[29] |
Mohammadzadeh-Shahir M, Noormohammadi Z, Farahani F, et al. The potential use of methyl jasmonate,putrescine and cold atmospheric plasma on genetic variability and seedling growth improvement in medicinal plant Catharanthus roseus L. cultivar. Industrial Crops and Products, 2019, 140:111601.
doi: 10.1016/j.indcrop.2019.111601 |
[30] | Ghasempour M, Iranbakhsh A, Ebadi M, et al. Seed priming with cold plasma improved seedling performance,secondary metabolism,and expression of deacetylvindoline O-acetyltransferase gene in Catharanthus roseus. Contributions to Plasma Physics, 2020, 60(4):e201900159. |
[31] | 邓敏, 赵玲, 滕应, 等. 冷等离子体种子处理对铜胁迫下小麦种子萌发与幼苗生长的影响. 农业环境科学学报, 2018, 37(12):2669-2677. |
[32] | 萨拉. 引发和冷等离子体处理通过生理、分子及代谢调控提高水稻种子的抗逆性. 杭州:浙江大学, 2017. |
[33] | 童家赞. 空气等离子体预处理提高穿心莲种子活力的研究. 广州:广州中医药大学, 2012. |
[34] | 王华博, 孙文廷, 李和平, 等. 大气压下氦/氮射频放电冷等离子体特性. 清华大学学报(自然科学版), 2007(3):389-392. |
[35] |
Marcus S C, Evans M D, Dizdaroglu M, et al. Oxidative DNA damage:mechanisms,mutation,and disease. The FASEB Journal, 2003, 17(10):1195-1214.
doi: 10.1096/fsb2.v17.10 |
[36] |
Gaunt L F, Beggs C B, Georghiou G E. Bactericidal action of the reactive species produced by gas-discharge nonthermal plasma at atmospheric pressure:a review. IEEE Transactions on Plasma Science, 2006, 34(4):1257-1269.
doi: 10.1109/TPS.2006.878381 |
[37] | 骆美洁, 赵衍鑫, 宋伟, 等. 常压室温等离子体对玉米种子及花粉萌发的影响. 分子植物育种, 2016, 14(5):1262-1267. |
[38] | 许言. 常压室温等离子体对怀牛膝和昆仑雪菊辐照的生物学效应. 新乡:河南师范大学, 2018. |
[39] | 董亚茹, 赵东晓, 陈传杰, 等. 常压室温等离子体对NaCl胁迫下二月兰种子萌发和幼苗生长的影响. 山东农业科学, 2017, 49(12):37-40. |
[40] | 赵东晓, 杜建勋, 董亚茹, 等. 常压室温等离子体对NaCl胁迫下胡麻种子萌发及幼苗生理特性的影响. 核农学报, 2018, 32(8):1466-1476. |
[41] | 黄忠兴, 何慧怡, 樊丽娜, 等. ARTP诱变甘蔗胚性愈伤组织以提高其抗草甘膦能力研究初报. 甘蔗糖业, 2020(2):21-26. |
[42] | 徐欢欢, 张红兵, 李会宣, 等. 常压室温等离子体技术在微生物诱变中的应用进展. 生物技术进展, 2020, 10(4):358-362. |
[43] |
Wang L Y, Huang Z L, Li G, et al. Novel mutation breeding method for Streptomyces avermitilis using an atmospheric pressure glow discharge plasma. Journal of Applied Microbiology, 2010, 108(3):851-858.
doi: 10.1111/j.1365-2672.2009.04483.x pmid: 19735332 |
[1] | 于居龙, 张国, 赵来成, 姚克兵, 罗光华, 方继朝, 张建华, 焦杨, 束兆林. 机插水稻不同种子处理方式对稻纵卷叶螟的控制效果[J]. 作物杂志, 2021, (6): 224229 |
[2] | 王雅玲, 孙丽娜, 杨代斌, 等. 戊唑醇和苯醚甲环唑种子处理对玉米幼苗生长的影响比较[J]. 作物杂志, 2009, (4): 6063 |
[3] | 王宗昌, 王秀兰. 西北高海拔地区荷兰豆种植技术[J]. 作物杂志, 2009, (1): 119119 |
[4] | 王敏, 付蓉, 赵秋菊, 等. 种子物理处理技术研究进展[J]. 作物杂志, 2008, (6): 102106 |
[5] | 金建松, 倪玉峰. 水稻旱育壮秧的关键技术[J]. 作物杂志, 1997, (5): 2626 |
[6] | 赵海滨, 祁适雨, 肖志敏, 等. 农作物种衣剂的研制与应用[J]. 作物杂志, 1997, (3): 46 |
[7] | 田瑞珍. 夏谷专用型新品种冀特5号粘谷[J]. 作物杂志, 1996, (3): 2929 |
[8] | 章克煜. 薏苡的高产栽培技术[J]. 作物杂志, 1993, (4): 2929 |
[9] | 沈金权. 油菜茬红麻高产栽培技术[J]. 作物杂志, 1993, (1): 3434 |
[10] | 巫伯顺. 种衣剂使用效果与展望[J]. 作物杂志, 1987, (4): 1516 |
[11] | 周洁. 水稻三旱栽培[J]. 作物杂志, 1986, (1): 1920 |
|