혈장 내 유입된 NO3− 검출

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12525(2022) 이 기사 인용

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방전 플라즈마는 씨앗에 활성산소 및 질소종(RONS)을 조사합니다. 그러나 플라즈마 조사에 의해 종자에 도입된 RONS는 지금까지 성공적으로 검출되지 않았습니다. 이 연구는 대기압 공기 유전체 장벽 방전 플라즈마 조사 시 질산염 이온 NO3-가 ​​RONS로 상추 종자에 도입된다는 실험적 증거를 제공합니다. 5분 동안 플라즈마를 조사하면 종자 발아가 촉진됩니다. 플라즈마 조사 시드의 성분을 전자분무 이온화 양자 질량 분석기(ESI QMS)를 사용하여 조사한 결과, 플라즈마 조사가 검출 가능한 양으로 62m/z 질량의 이온을 도입한 것으로 나타났습니다. 이 이온은 액체 크로마토그래피(LC), 다중 파장 검출기(MWD) 및 LC-ESI QMS에 의해 NO3-로 식별되었습니다. 전자 온도 Te = 1 eV, 전자 밀도 Ne = 1013/m3 및 가스 온도 Tg = 300 K에서의 1차원 시뮬레이션은 산화질소 NO를 포함하는 NO3−의 도입을 나타냅니다. NO3−는 종자에 도입될 때 발아를 위한 신호 전달을 유발하는 가장 중요한 이온 중 하나입니다. 주사전자현미경(SEM) 이미지를 통해 플라즈마 조사 후 종자 표면에 변화가 없는 것으로 나타났습니다. 플라즈마 조사는 손상을 일으키지 않고 건조 과정에서 종자에 NO3−를 도입하는 효과적인 방법입니다.

식물에 대한 플라즈마 조사의 성장 개선 효과는 전 세계적으로 상당한 주목을 받고 있습니다1,2,3. 지금까지 발아 및 성장 개선4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19, 호르몬 균형 조절에 관한 선구적인 연구가 이루어져 왔습니다. 종자의 지베렐린산(GA)과 아브시스산(ABA) 사이의 차이, 플라즈마 조사를 이용한 수확 특성의 개선22 등이 있습니다. 최근에는 플라즈마 조사의 생물학적 효과를 뒷받침하는 메커니즘을 밝히기 위해 분자생물학적 연구가 수행되었습니다. 플라즈마는 활성산소 및 질소종(RONS), 광자, 이온을 씨앗에 조사하고 전기장에 노출시킬 수 있습니다24. RONS는 성숙, 노화, 발아, 이어서 묘목 성장을 포함한 다양한 종자 과정에 관여합니다25,26. 외인성 활성산소종(ROS)은 GA 생합성 및 ABA 이화작용을 유도하여 Zea mays 및 Helianthus annuus 종자 발아를 향상시킵니다. 비색 측정 및 시뮬레이션은 종자에 도입된 RONS의 양을 추정하는 데 유용합니다. 그러나 플라즈마 조사에 의해 종자에 도입된 RONS는 지금까지 성공적으로 검출되지 않았습니다. 많은 연구가 플라즈마 조사에 따른 종자의 생물학적 반응 유도를 다루고 있다는 점을 고려할 때, 그 기본 메커니즘에 대한 논의는 종자에 도입된 실제 입자를 기반으로 해야 합니다. 이 연구는 플라즈마 조사 시 질산염 이온 NO3-가 ​​RONS로 종자에 도입된다는 실험적 증거를 제공합니다.

우리는 대기압 공기 비열 플라즈마 조사 시 종자에 도입된 전형적인 RONS, NO3-를 검출하려고 시도했습니다. 외인성 NO3- 투여에 대한 종자 반응은 식물 분자 생리학에서 중요한 연구 주제입니다. 식물 종자의 NO3-는 휴면 중단, 유전자 발현 조절, 신호 전달 및 CYP707A2 프로모터에 대한 NLP8 결합으로 인한 ABA 대사와 같은 반응을 유도하는 역할을 합니다28,29,30,31,32. NO3-의 투여로 인한 유전자형과 표현형의 변화에 ​​대한 많은 연구가 있지만, NO3-에 대한 식물의 반응 뒤에 있는 분자 메커니즘은 여전히 ​​불분명합니다30. 결과적으로, 이 연구는 플라즈마 조사에 의해 NO3−가 종자에 도입된다는 것을 실험적으로 증명하는 것을 목표로 했습니다. 이 도입을 위한 가능한 메커니즘도 제안되었습니다. 또한 플라즈마를 이용해 건식 공정으로 종자에 NO3-를 투여하는 새로운 방법도 제안했다.