Detecção de NO3- introduzido no plasma

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 12525 (2022) Citar este artigo

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O plasma de descarga irradia sementes com espécies reativas de oxigênio e nitrogênio (RONS). No entanto, RONS introduzidos em sementes por irradiação de plasma não foram detectados com sucesso até agora. Este estudo fornece evidências experimentais de que o íon nitrato NO3− é introduzido em sementes de alface como RONS após irradiação com plasma de descarga de barreira dielétrica de ar à pressão atmosférica. A irradiação do plasma por 5 min promove a germinação das sementes. Os componentes das sementes irradiadas com plasma foram examinados usando espectrometria de massa quântica de ionização por eletrospray (ESI QMS), que revelou que a irradiação de plasma introduziu um íon com uma massa de 62 m/z em quantidades detectáveis. Este íon foi identificado como NO3− por cromatografia líquida (LC), detector de comprimento de onda múltiplo (MWD) e LC-ESI QMS. Uma simulação unidimensional na temperatura eletrônica Te = 1 eV, densidade eletrônica Ne = 1013/m3 e temperatura do gás Tg = 300 K indicou a introdução de NO3−, envolvendo óxido nítrico NO. O NO3− é um dos íons mais importantes que desencadeiam a transdução de sinal para a germinação quando introduzido nas sementes. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que não houve alteração na superfície das sementes após a irradiação do plasma. A irradiação de plasma é um método eficaz de introduzir NO3− em sementes em um processo seco sem causar danos.

O efeito de melhoria do crescimento da irradiação de plasma em plantas atraiu considerável atenção global1,2,3. Até agora, houve estudos pioneiros sobre a melhoria da germinação e crescimento4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19, controle do equilíbrio hormonal entre ácido giberélico (GA) e ácido abscísico (ABA) em sementes20,21 e melhoria das características de colheita22 usando irradiação de plasma. Recentemente, estudos de biologia molecular foram conduzidos para elucidar os mecanismos subjacentes aos efeitos biológicos da irradiação de plasma23. O plasma pode irradiar sementes com espécies reativas de oxigênio e nitrogênio (RONS), fótons, íons e submetê-las a campos elétricos24. Os ERONs estão envolvidos em uma variedade de processos de sementes, incluindo maturação, envelhecimento e germinação, seguidos pelo crescimento das mudas25,26. Espécies reativas de oxigênio (ROS) exógenas melhoram a germinação de sementes de Zea mays e Helianthus annuus por induzir a biossíntese de GA e o catabolismo de ABA27. A determinação e simulações colorimétricas são úteis para estimar a quantidade de ERON introduzida nas sementes. No entanto, RONS introduzidos em sementes por irradiação de plasma não foram detectados com sucesso até agora. Considerando que muitos estudos tratam da indução de respostas biológicas em sementes mediante irradiação de plasma, discussões sobre seus mecanismos subjacentes devem ser baseadas nas próprias partículas introduzidas nas sementes. Este estudo fornece evidências experimentais de que os íons nitrato NO3− são introduzidos nas sementes como ERONs após a irradiação do plasma.

Tentamos detectar os ERONs típicos, NO3−, introduzidos nas sementes após irradiação com plasma não térmico de ar à pressão atmosférica. A resposta da semente à administração exógena de NO3− é um importante assunto de pesquisa em fisiologia molecular vegetal. O NO3− em sementes de plantas é responsável por induzir respostas como quebra de dormência, regulação da expressão gênica, transdução de sinal e metabolismo de ABA resultante da ligação de NLP8 ao promotor CYP707A228,29,30,31,32. Embora existam muitos estudos sobre as mudanças no genótipo e fenótipo devido à administração de NO3−, o mecanismo molecular por trás da resposta da planta ao NO3− ainda não está claro30. Consequentemente, este estudo teve como objetivo provar experimentalmente que o NO3− é introduzido nas sementes por irradiação de plasma; um provável mecanismo para esta introdução também é sugerido. Também propôs um novo método de administração de NO3− a sementes em um processo seco usando plasma.