冷等离子体种子,水果和蔬菜去污和植物病害控制

据估计,2050年世界人口将达到97亿,和世界范围的粮食产量需要增加双重为了覆盖的需求(1、2)。提高作物产量的有效途径是减少损失病原微生物通过改善作物的抗病性。一般来说,这是通过选择育种和疾病治疗的应用程序(杀真菌剂,杀菌剂)。然而,这些方法可能会有不利的影响。例如,持续激活植物防御反应可能导致植物资源分配防御反应机制,而不是发展过程,在最坏的情况下,导致植物生长和产量下降(3 - 6)。植物病原体产生抗药性疾病治疗和治疗本身对环境可能造成风险和消费者的长期(7)。

最近新兴的替代传统的方法提高植物抗病性是冷等离子体形式的冷气体和等离子体的解决方案。等离子体描述的部分由带电部件、离子和电子,被认为是物质的第四个州(8)。

低温气体等离子体暴露大气气体所产生的高能电子的形式排放(9、10、11)或微波在大气压力(12)。这电离气体和产生活性的组件(比如活性氧(ROS)和活性氮物种(RNS),以及紫外线、离子和电子(10、13 - 17)。根据利用天然气,一氧化二氮(N₂O)和二氧化碳(有限公司₂)生产(11日18)。因为气体等离子体的温度保持在室温在其生成,它被称为冷气体等离子体(19)。在自然界中,气体等离子体中发现大量的地球电离层(20)。

冷溶液等离子体或液相等离子体是由公开解决方案(己烷(C₆H₁₄),醋酸钠(CH₃COONa)或硫酸钠(Na₂所以₄例如)解决方案)通过微波高能源,通过引导基于air冷等离子体通过这个解决方案,在大气压力。等离子体活化水(爪子)也已产生的电火花(18、21、22)。解决等离子体还在室温下(21)。在自然界中,爪子在雨的形式生成闪电(23)。

值得注意的是,调查显示,冷等离子体介导植物病害控制,并提高了种子萌发和植物生长。冷等离子体也被用于种子灭菌近年来(10、11、18、21、23 - 25)。

冷等离子体对微生物的影响

冷等离子体的特点生成活性物种,紫外线,离子和电子推断灭活微生物的潜力。为此,冷等离子体检测微生物污染和疾病控制植物。

冷等离子体灭活微生物

Takai(2008)产生冷溶液等离子体(乙酸钠和硫酸钠的解决方案),表明他们杀了大肠杆菌(大肠杆菌),金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌)高度浓缩悬浮液后30秒的治疗。同样的,大肠杆菌和金黄色葡萄球菌细胞悬浊液在水内灭活5和15分钟的连续应用一氧化氮(NO)的等离子体(16)。两菌株造成严重的疾病在人类(26、27)。然而,爪子灭活只有一些真菌的孢子镰刀菌素fujikuroi(f . fujikuroi)(真菌病原体的大米(28)暴露后10分钟(29)。冷氩等离子体,另一方面,有效地杀死尖孢镰刀菌(病圃)孢子(造成枯萎在几个农作物(30、31))10分钟后的暴露(17)。

这些结果表明,冷等离子体,特别是气体等离子体,可以利用有效的净化解决方案,比如废水(32),而且某些冷等离子体可能更适合特定微生物的失活的解决方案/水。

冷等离子体、种子

种子可以在种皮或港口植物病原体表面生物膜(33、34),可以导致疾病幼苗一旦他们获得足够的人口密度。等病原体难以灭活是由于其位置和顺向保护免受外界的影响。种子通常使用杀虫剂和杀真菌剂治疗,而且在高温和辐射(35、36)。

冷等离子体对作物种子的影响调查表明等离子体介导的微生物失活。冷氩气和空气等离子体处理水稻种子灭活等病原体和导致较小的新兴幼苗的真菌感染。新兴幼苗的种子变得严重感染(37)。

爪子被发现杀死80%的孢子f . fujikuroi被感染的水稻种子。扫描电镜显示,几乎所有f . fujikuroi孢子脱离这些种子,种子与控制,真菌孢子仍附呈。这表明等离子体另外介导机械分离的孢子(29)。

总的来说,似乎冷等离子体影响等致病真菌和部分灭活。它可以推测,由于内部本地化的微生物和生物膜的形成,他们免受冷等离子体,在治疗。

冷等离子体有害微生物灭活在水果和蔬菜上

蔬菜和水果,如生菜、罗勒和西红柿,可以携带人类病原体(38、39岁,40、41)。冷等离子体可以替代常用的代理,如有机酸和辐射,净化水果和蔬菜。大肠杆菌,沙门氏菌血清(美国血清),单核细胞增多性李斯特氏菌被冷有效灭活空气等离子体对樱桃番茄和苹果没有不利影响的水果(11日,44)。草莓,有更多的粗糙表面,然而,寒冷的空气等离子治疗效果欠佳,但仍减少细菌浓度,没有水果(11)上的不利影响。同样,冷过氧化氢(H₂O₂等离子体有效灭活)的解决方案大肠杆菌O157: H7应变,沙门氏菌thyphimurium(美国thyphimurium),英诺克李斯特菌(l . innocua)番茄、菠菜叶子,番茄干伤痕和哈密瓜皮。所有这些细菌是导致严重的疾病在人类(38、40,42岁,43岁,45岁,46)。H₂O₂本身,没有等离子体活化,是利用作为抗菌剂但其有效性被认为是低(47)。在番茄和菠菜叶,美国thyphimurium和l . innocua灭活的更有效地在番茄茎伤痕和哈密瓜皮。大肠杆菌O157: H7只有有效灭活冷等离子体在西红柿(48)。这些结果表明,凹凸不平的表面,就像草莓,可能导致一些细菌的生存(11)。

总的来说,冷气体等离子体显示潜力消除食源性微生物污染的食物。

冷等离子体作为植物病害控制代理

冷等离子体灭活细菌和真菌在种子和水果/蔬菜水果/蔬菜似乎没有影响和种子萌发(37),冷等离子体在植物病害控制测试。

一个冷氦等离子治疗Ralstonia solanacearum(造成一些作物枯萎(49))感染番茄植物萎蔫延迟和疾病进展放缓25%,气体等离子治疗后20天(10)。同样,冷氩等离子体处理病圃感染番茄植物导致的失活病圃孢子。分子生物学调查发现气体等离子体单独治疗导致的表达pathogenesis-related (PR)基因。不幸的是,它并不是决定这些公关基因是如何受到气体等离子体的影响f . oxysporon感染番茄植物。然而,令人惊讶的是公关基因表达变化观察到实际的根而不是叶处理气体等离子体。防御反应通常在治疗的网站或系统被激活。

推测,冷等离子体的活性成分,如ROS和RNS,可以进入细胞,作为信号分子(17)。ROS和RNS是重要的细胞内信号的化合物的植物防御反应(50,51岁,52)。这些结果表明,低温气体等离子体可以调节植物病害控制通过活性成分和防御机制的感应。

总结

冷的有效性plasma-mediated失活的微生物似乎一方面依赖于特定微生物的特性。革兰氏阴性细菌(如。美国血清和大肠杆菌)有较薄的膜和灭活比革兰氏阳性细菌(如快得多。l . monocytogenes)。建议活性成分的薄外膜允许扩散到细菌,随后死亡。厚膜,然而,可能现在冷气体等离子体(11)的一个障碍。另一方面,植物和植物组织特征似乎也影响失活冷气体等离子体的有效性。草莓和哈密瓜的不规则表面皮能保护细菌免受寒冷气体等离子体,导致生物膜的形成。随后,微生物更保护。毕竟,细菌失活是减少不规则表面比光滑表面(48)。假设保护微生物由于表面差异也可能适用于种子(29岁,37)。

整体而言,这些结果表明植物疾病控制冷气体等离子体产生的有利影响,但目前的科学知识的影响冷等离子体仍处于初级阶段。

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