احسان نظیفی

تولید پایدار محصولات زراعی و امنیت غذایی از موضوعات مهم برای جامعه مدرن است. بنابراین، توسعه فناوری‌هایی برای رسیدگی به این مسائل ضروری است. فناوری‌های کشاورزی پایدار نه تنها می‌توانند تولید و تحمل محصول را افزایش دهند، بلکه به حفظ منابع طبیعی و اکوسیستم‌ها نیز کمک می‌کنند. پلاسما، یک حالت چهارم از ماده بوده که متشکل از یون‌های دارای بار مثبت و منفی، الکترون‌ها، اتم‌ها در حالت برانگیخته و خنثی، حالت پایه و برانگیخته مولکول‌ها و فوتون‌های UV است. در سال‌های اخیر، کاربرد پلاسمای سرد در کشاورزی به سرعت در حال افزایش است. پلاسمای سرد یک تکنیک عصر مدرن است که ممکن است خطرات مرتبط با کشاورزی و سیستم‌های پردازش مواد غذایی را کاهش دهد. پلاسمای سرد یک رویکرد سازگار با محیط زیست است که بر تولید محصول در شرایط نامطلوب تأثیر مثبت می‌گذارد. عوامل مختلف زیستی و غیرزیستی بر تولید محصول تأثیر می‌گذارند و چندین رویکرد قدیمی کشاورزی و بیوتکنولوژیکی برای رفع این مسائل مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، آنها اغلب اثرات منفی بر اکوسیستم دارند. پلاسما یک رویکرد بدون خطر است زیرا به انرژی کم نیاز دارد، بدون ضایعات است و هیچ اثر منفی بر محیط زیست ندارد. برنج (Oryza sativa L.) یکی از محصولات غذایی اساسی و مهم کشاورزی و غذای اصلی بیش از نیمی از جمعیت جهان است. برنج دومین غلات با بالاترین تولید در سراسر جهان است. این محصول در بیش از 100 کشور جهان تولید شده و 21 درصد از انرژی و 15 درصد از پروتئین مورد نیاز مردم دنیا را تأمین می‌کند. در ‌این پژوهش، تاثیر آب فعال شده با پلاسما بر جوانه‌زنی و رشد برنج، رقم اصلاح شده شیرودی و رقم محلی طارم هاشمی، مطالعه شد. به این منظور آب مقطر در زمان‌های صفر، 4، 8 و 16 دقیقه تحت تاثیر پلاسما قرار گرفت و سپس پارامترهای رشد در مرحله جوانه‌زنی شامل درصد جوانه‌زنی، وزن گیاهچه، طول اندام هوایی و ریشه و تعداد اندام هوایی و ریشه پس از 8 روز مطالعه شد. سپس در مرحله کشت گلدانی، بذرهای کاشته شده در گلدان طی 4 هفته تحت تیمار با آب فعال شده با پلاسما که در زمان‌های صفر، 4، 8، 12 و 16 دقیقه فعال شده بود، قرار گرفتند. شاخص‌های رشد شامل وزن و طول اندام هوایی و ریشه، محتوای متابولیت‌های گیاهی شامل رنگیزه‌های فتوسنتزی، فنول، فلاونوئید، پروتئین و قندهای محلول، فعالیت‌های آنتی اکسیدانی آنزیمی شامل آنزیم آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز و سوپر اکسید دیسموتاز و فعالیت آنتی‌اکسیدانی غیرآنزیمی بررسی شدند. نتایج حاکی از آن بود که آب فعال شده با پلاسما موجب افزایش جوانه‌زنی بذرهای برنج در هر دو رقم طارم هاشمی و شیرودی شد. در مرحله جوانه‌زنی در رقم طارم هاشمی، افزایش زمان تیمار موجب افزایش وزن تر و در زمان 8 دقیقه منجر به افزایش معنی‌داری در طول اندام هوایی رقم شیرودی شد. در مرحله جوانه‌زنی در هر دو رقم طول ریشه تحت تیمار با آب فعال شده با پلاسما افزایش معنی‌داری را نسبت به نمونه شاهد نشان داد و در رقم طارم هاشمی، تعداد ریشه‌ها نیز افزایش یافت. در مرحله کشت گلدانی، وزن اندام هوایی تنها در رقم طارم هاشمی و در تیمارهای 4 و 12 دقیقه افزایش معنی‌داری را نسبت به نمونه شاهد داشتند. وزن ریشه‌ها نیز در رقم طارم هاشمی در زمان‌های 4 و 12 دقیقه و در رقم شیرودی تقریبا همه تیمارها افزایش معنی‌داری نسبت به نمونه شاهد نشان دادند. طول اندام هوایی تنها در رقم شیرودی و در زمان‌های 4 و 8 دقیقه افزایش را نشان دادند. طول ریشه رقم طارم هاشمی تنها در زمان 4 دقیقه و ریشه رقم شیرودی در همه زمان‌های تیماری افزایش داشتند. بررسی رنگدانه‌های فتوسنتزی در مرحله کشت گلدانی نشان داد که در رقم طارم هاشمی تیمارهای 4، 8 و 12 دقیقه و در رقم شیرودی تیمار 4 دقیقه بیشترین تاثیر را در افزایش میزان کلروفیل a، b و کاروتنوئیدها داشتند و در زمان‌های بالاتر میزان این رنگدانه‌ها کاهش یافت. تیمار با آب فعال شده با پلاسما در همه زمان‌ها موجب افزایش میزان فنول در اندام هوایی رقم طارم هاشمی شد. در رقم شیرودی تیمار در زمان 4 دقیقه بیشترین میزان فنول در اندام هوایی و ریشه را نشان داد. میزان فلاونوئید در هر دو رقم در اندام هوایی در زمان 12 دقیقه و در ریشه در زمان 16 دقیقه بیشترین مقدار را نشان داد. میزان پروتئین اندام هوایی رقم‌های طارم هاشمی و شیرودی در تیمار با آب فعال شده با پلاسما در زمان‌های 4 و 8 دقیقه افزایش بیشتری نسبت به شاهد داشتند و ریشه طارم هاشمی در زمان 16 دقیقه و ریشه شیرودی در زمان 8 دقیقه بیشترین میزان پروتئین را نشان داد. همچنین آب فعال شده با پلاسما در همه زمان‌های تیماری موجب افزایش میزان قند در اندام هوایی و ریشه رقم طارم هاشمی شد و در رقم شیرودی زمان 4 دقیقه بیشترین میزان قند در اندام هوایی و ریشه را نشان داد. در مطالعه حاضر آب فعال شده با پلاسما سبب افزایش میزان فعالیت آنتی‌ اکسیدانی در رقم‌های برنج شد. اندام هوایی رقم طارم هاشمی در زمان‌های 8 و 12 دقیقه و رقم شیرودی در زمان‌های 4 و 12 دقیقه بیشترین میزان فعالیت آنتی‌اکسیدانی را نسبت به تیمار شاهد نشان دادند. همچنین در ریشه رقم هاشمی زمان 12 دقیقه و در رقم شیرودی زمان 4 دقیقه نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری را نشان دادند. فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در اندام هوایی رقم طارم هاشمی در زمان 8 و 12 دقیقه و در رقم شیرودی در زمان 12 و 16 دقیقه نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری نشان داده است. فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در ریشه رقم طارم هاشمی در زمان 16 دقیقه و در ریشه رقم شیرودی در زمان 4 دقیقه بیشترین فعالیت را داشته است. در هر دو رقم آنزیم کاتالاز در زمان‌های 4، 8 و 12 دقیقه بیشترین فعالیت را در اندام هوایی نشان داد و در ریشه با افزایش زمان تیمار، میزان فعالیت آنزیم کاتالاز افزایش یافت. تاثیر تیمار با آب فعال شده با پلاسما روی فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز نشان داد ‌که در رقم طارم هاشمی تیمارهای زمان 12 و 16 دقیقه و در رقم شیرودی همه زمان‌های تیماری افزایش معنی‌دار فعالیت را در اندام هوایی داشتند و در ریشه تیمار 4 دقیقه برای رقم طارم هاشمی و تیمار 4 و 8 دقیقه برای رقم شیرودی بیشترین فعالیت آنزیمی را داشتند. نتایج اشاره دارد به اینکه تیمار با آب فعال شده با پلاسما اثر مثبتی روی پارامترهای رشد رقم‌های برنج داشته که این اثرات می‌تواند به رقم‌های برنج و زمان فعال‌سازی آب مقطر با پلاسما وابسته باشد. از اینرو در استفاده از آب فعال شده با پلاسما جهت بهبود رشد گیاهان باید به گونه گیاهی، زمان فعال سازی آب با پلاسما و نوع پارامتر رشدی مورد توجه قرار گیرد.