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Jul 22, 2023

血漿中に導入されたNO3-の検出

Scientific Reports volume 12、記事番号: 12525 (2022) この記事を引用 814 アクセス数 3 引用数 2 Altmetric Metrics 詳細 放電プラズマにより種子に活性酸素と窒素を照射

Scientific Reports volume 12、記事番号: 12525 (2022) この記事を引用

814 アクセス

3 引用

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

放電プラズマは種子に活性酸素および窒素種 (RONS) を照射します。 しかし、プラズマ照射により種子に導入されたRONSはこれまでのところ検出に成功していない。 この研究は、大気圧空気誘電体バリア放電プラズマの照射により、硝酸イオン NO3- が RONS としてレタス種子に導入されるという実験的証拠を提供します。 5分間のプラズマ照射により種子の発芽が促進されます。 プラズマ照射したシードの成分をエレクトロスプレーイオン化量子質量分析法（ESI QMS）で調べたところ、プラズマ照射により質量62m/zのイオンが検出可能な量導入されたことが判明した。 このイオンは、液体クロマトグラフィー (LC)、多波長検出器 (MWD)、および LC-ESI QMS によって NO3- として同定されました。 電子温度 Te = 1 eV、電子密度 Ne = 1013/m3、ガス温度 Tg = 300 K での一次元シミュレーションでは、一酸化窒素 NO を含む NO3− の導入が示されました。 NO3- は、種子に導入されると発芽のためのシグナル伝達を引き起こす最も重要なイオンの 1 つです。 走査電子顕微鏡 (SEM) 画像から、プラズマ照射後に種子の表面に変化がないことが明らかになりました。 プラズマ照射は、損傷を与えることなく乾式プロセスで種子に NO3- を導入する効果的な方法です。

植物に対するプラズマ照射の生育改善効果は世界的に大きな注目を集めています1,2,3。 これまでに、発芽と成長の改善、ホルモンバランスの制御に関する先駆的な研究が行われてきました4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19。種子中のジベレリン酸 (GA) とアブシジン酸 (ABA) の間の研究 20,21、およびプラズマ照射を使用した収穫特性の改善 22。 最近、プラズマ照射の生物学的影響の根底にあるメカニズムを解明するために分子生物学的研究が実施されました23。 プラズマは、種子に活性酸素および窒素種 (RONS)、光子、イオンを照射し、電場にさらすことができます24。 RONS は、成熟、老化、発芽、その後の苗の成長など、種子のさまざまなプロセスに関与しています 25,26。 外因性活性酸素種（ROS）は、GA 生合成と ABA 異化作用を誘導することにより、Zea Mays および Helianthus annuus の種子の発芽を改善します 27。 比色測定とシミュレーションは、種子に導入された RONS の量を推定するのに役立ちます。 しかし、プラズマ照射により種子に導入されたRONSはこれまでのところ検出に成功していない。 多くの研究がプラズマ照射時の種子における生物学的反応の誘導を扱っていることを考慮すると、その根底にあるメカニズムについての議論は、種子に導入された実際の粒子に基づいて行われるべきである。 この研究は、プラズマ照射により硝酸イオン NO3- が RONS として種子に導入されるという実験的証拠を提供します。

私たちは、大気圧空気非熱プラズマの照射により種子に導入される典型的な RONS、NO3- の検出を試みました。 外因性 NO3- 投与に対する種子の応答は、植物分子生理学における重要な研究主題です。 植物種子中の NO3- は、休眠打破、遺伝子発現制御、シグナル伝達、CYP707A2 プロモーターへの NLP8 結合に起因する ABA 代謝などの応答の誘導に関与しています 28、29、30、31、32。 NO3- の投与による遺伝子型と表現型の変化に関する研究は数多くありますが、NO3- に対する植物の応答の背後にある分子機構は不明のままです 30。 したがって、この研究は、プラズマ照射によって NO3- が種子に導入されることを実験的に証明することを目的としました。 この導入の考えられるメカニズムも示唆されています。 また、プラズマを用いた乾式プロセスで種子にNO3-を投与する新しい方法も提案した。