Aşağı təzyiqli soyuq plazma (cold plasma, CP), elektronların yüksək enerji daşıya bildiyi, lakin ağır hissəciklərin temperaturunun nisbətən aşağı qaldığı qismən və ya tam ionlaşmış qaz mühitidir; bu xüsusiyyət istiliyə həssas bioloji materialların qısamüddətli səth emalında istifadə olunmasına imkan verir. Bu tədqiqat saf azotdan (N₂), saf oksigendən (O₂) və üç müxtəlif N₂/O₂ qarışığından yaradılan aşağı təzyiqli RF soyuq plazmanın tatar qarabaşağı (Fagopyrum tataricum) dənlərinin cücərməsinə və erkən şitil inkişafına təsirini 45 və 90 saniyəlik emallarla müqayisə etmişdir.

Saf N₂ ilə 45 saniyəlik emal son cücərmə faizinə, şitil uzunluğuna və ya biokütləyə əhəmiyyətli mənfi təsir göstərməmişdir. Saf N₂ ilə 90 saniyəlik emal son cücərməni nəzarət qrupuna nisbətən %10-dan az azaltmış, lakin şitil uzunluğu və biokütlədə əhəmiyyətli azalma yaratmamışdır. Saf O₂ plazması daha aqressiv davranmış; 45 saniyədə son cücərmə faizi nəzarətdən %20-dən çox aşağı olmuş, 90 saniyəlik O₂ emalı isə təxminən %80 azalmaya səbəb olmuşdur. Oksigen payı və emal müddəti artdıqca cücərmənin gecikməsi və erkən şitil inkişafındakı mənfi təsirlər ümumilikdə güclənmişdir.

Bu nəticələr yalnız tədqiq edilən aşağı təzyiqli plazma sistemi, tatar qarabaşağı materialı və laboratoriya cücərmə şəraiti üçün keçərlidir. Tədqiqat tarla məhsuldarlığını, uzunmüddətli bitki performansını və ya plazmanın mikrob dekontaminasiyasındakı uğurunu birbaşa sınaqdan keçirməmişdir.

Soyuq plazma nədir və toxumlara niyə tətbiq olunur?

Plazma sərbəst elektronlar, ionlar, atomlar, molekullar, radikallar və fotonlar ehtiva edən ionlaşmış qaz halıdır. Termal plazmadan fərqli olaraq soyuq plazmada elektronlarla ağır hissəciklər termal tarazlıqda olmur. Elektronlar yüksək enerji daşıya bildiyi halda ağır hissəciklərin temperaturu daha aşağı qala bilər. Buna görə qısamüddətli soyuq plazma emalları toxum kimi istiliyə həssas bioloji materiallar üzərində araşdırılır.

Plazma–toxum qarşılıqlı təsiri toxum səthinin kimyəvi və fiziki xüsusiyyətlərini dəyişə bilər. Ədəbiyyatda səthin islanma qabiliyyəti və su qəbulunun dəyişməsi, səth funksionallaşdırılması, ferment/hormon cavabları və mikroorqanizmlərin inaktivasiyası kimi təsirlər müzakirə olunur. Lakin plazmanın təsiri yalnız “faydalı” deyil: qaz növü, reaktor, təzyiq, güc, emal müddəti, toxum növü və hətta sort dəyişdikdə cavab əks istiqamətə dönə bilər.

Tatar qarabaşağı niyə seçildi?

Tatar qarabaşağı (Fagopyrum tataricum) psevdotaxıl məhsuludur və adi qarabaşaqla (Fagopyrum esculentum) müqayisədə daha az becərilir. Mənbə tədqiqat tatar qarabaşağının soyuğa və quraqlığa davamlı, aşağı girişli becərməyə uyğun və flavonoidlərlə zəngin olduğunu vurğulayır. Xüsusilə rutin tərkibinin adi qarabaşaqdan xeyli yüksək ola bildiyi bildirilir.

Əvvəlki soyuq plazma tədqiqatlarının böyük hissəsi geniş yayılmış tarla bitkilərinə yönəlmişdir. Toxumların CP-yə reaksiyası növ və sortdan asılı olduğuna görə tatar qarabaşağı üçün qaz tərkibinin ayrıca optimallaşdırılması tələb olunur. Bu tədqiqatın orijinal sualı saf N₂, saf O₂ və onların müxtəlif nisbətli qarışıqlarının tatar qarabaşağının cücərməsində fərqli nəticələr yaradıb-yaratmamasıdır.

Plazma sistemi necə qurulmuşdu?

Mənbə təxminən 2 m uzunluğunda və 0,20 m xarici diametrə malik xüsusi hazırlanmış reaktordan istifadə etmişdir. Daxili diametr 0,18 m, həcm təxminən 50 L-dir. İnduktiv qoşulmuş boşalma şüşə vakuum borusunun ətrafındakı oyandırma sarğacına qoşulmuş 27,12 MHz Induktio UHFG-8 RF generatoru ilə yaradılmışdır. Təxminən 200 tatar qarabaşağı dənəsi metal tor üzərinə səpilərək sarğac bölgəsinə yerləşdirilmişdir.

Vakuum üçün iki mərhələli Leybold Trivac D65B nasosundan istifadə olunmuşdur. Mənbə eyni metod cümləsində plazma istehsalı üçün 50 Pa təzyiq və “iş təzyiqi təxminən 10 Pa” ifadələrini birlikdə verir; bu iki dəyərin ətraflı funksional fərqi ayrıca izah olunmamışdır. Elektrik şəraiti 2,5 kV və təxminən 1,5 kW kimi bildirilmişdir.

Qaz tərkibləri və emal müddətləri

Bunlara əlavə olaraq plazma tətbiq edilməmiş normal nəzarət və yalnız maksimum emal müddəti olan 90 saniyə ərzində vakuuma məruz qoyulmuş vakuum nəzarəti istifadə olunmuşdur. Emaldan dərhal sonra dənlər steril PVC torbalara qoyulmuş və cücərmə sınaqları həmin gün başlanmışdır.

Cücərmə sınağı necə aparıldı?

Hər tətbiq üçün 20 dənə 75 mm diametrli Petri qablarında ikiqat filtr kağızı üzərinə yerləşdirilmiş və 4 mL bidistillə edilmiş su ilə nəmləndirilmişdir. Hər qrup altı dəfə təkrarlanmışdır. Petri qabları 22 °C və %60 nisbi rütubətdə qaranlıq böyütmə otaqlarında saxlanmışdır. Lazım gəldikdə rütubəti qorumaq üçün steril distillə edilmiş su əlavə olunmuşdur.

Cücərmiş dənlərin sayı ilk üç gün hər 24 saatdan bir, sonra isə 6-cı və 8-ci günlərdə hesablanmışdır. Rüşeym kökünün toxum qabığını görünən şəkildə keçməsi cücərmə meyarı kimi qəbul edilmişdir.

Tənlik (1): Cücərmə faizi necə hesablandı?

\[ GR(\%)= \frac{\text{çimlenen tane sayısı}} {\text{toplam tane sayısı}} \times100 \tag{1} \]

Formula nəyi hesablayır? Müəyyən qiymətləndirmə anında ümumi dənlərin neçə faizinin cücərdiyini göstərir.

Dəyişənlər: Surət rüşeym kökü toxum qabığını keçmiş cücərmiş dənlərin sayıdır. Məxrəc başlanğıcda müvafiq qrupda qiymətləndirilən ümumi dən sayıdır. Hər iki kəmiyyət ədəd olduğuna görə nisbət ölçüsüzdür; 100-ə vurulması nəticəni faizə çevirir.

Şərh: \(GR=100\%\) bütün dənlərin cücərdiyini, \(GR=50\%\) isə yarısının cücərdiyini bildirir. Lakin GR yalnız son miqdarı göstərir; cücərmənin nə qədər sürətlə baş verdiyini təkbaşına izah etmir. Buna görə tədqiqat ikinci metrik kimi orta cücərmə müddətindən istifadə etmişdir.

Tənlik (2): Orta cücərmə müddəti nəyi ölçür?

\[ MGT= \frac{\sum D\times n}{\sum n} \tag{2} \]

MGT (Mean Germination Time), cücərən dənlərin orta hesabla təcrübənin neçənci günündə cücərdiyini göstərən zamanla çəkilən ortadır.

\(D\), təcrübənin başlanğıcından keçən günlərin sayıdır; \(n\), həmin gün cücərən dənlərin sayıdır. \(D\times n\), müəyyən bir gündə baş verən cücərmənin ümumi zaman çəkisinə töhfəsini verir. Bütün günlərin töhfələri toplanır və ümumi cücərmiş dən sayına bölünür.

MGT-nin vahidi gündür. Daha aşağı MGT cücərmənin daha erkən baş verdiyini, daha yüksək MGT isə cücərmənin gecikdiyini göstərir. Buna görə iki qrup eyni son GR dəyərinə malik olsa belə, daha yüksək MGT-yə malik qrup daha yavaş cücərmiş ola bilər.

Saf Azot Soyuq Plazması Tatar Qarabaşağında Niyə Daha Uyğun Göründü?

Saf N₂ plazması bu təcrübədə O₂ ehtiva edən plazmalardan daha az mənfi nəticə vermişdir: 45 saniyəlik N₂ emalı son cücərmə, MGT, şitil uzunluğu və biokütlədə nəzarət qrupuna nisbətən əhəmiyyətli mənfi təsir yaratmadığı halda, O₂ nisbəti və xüsusilə 90 saniyəlik məruzqalma artdıqca cücərmə və erkən şitil inkişafı pisləşmişdir. Tədqiqat bu fərqin molekulyar səbəbini birbaşa ölçməmişdir; reaktiv oksigen və azot növlərinə dair izahlar əvvəlki ədəbiyyata əsaslanan mexanistik şərhlərdir.

Oksigen nisbəti niyə vacib ola bilər?

Müəllif aşağı təzyiqli sistemlərdə oksigen miqdarının artmasının material səthində eroziyanı gücləndirə bilməsi və reaktiv oksigen növlərinin (ROS) mikrob inaktivasiyasında güclü rol oynaması ilə bağlı əvvəlki tədqiqatları müzakirə edir. Ozon (O₃), metastabil O₂ növləri və atomar O kimi oksigen növləri daha güclü səth reaksiyaları yarada bilər.

Reaktiv azot növləri (RNS) də bioloji cavab yarada bilər; lakin qaz qarışığındakı O₂ nisbətinin yüksəlməsi bu tədqiqatda ümumilikdə daha mənfi cücərmə və şitil inkişafı ilə birlikdə müşahidə edilmişdir. Xüsusilə 90 saniyəlik %75 O₂ + %25 N₂ şəraitində şitil inkişafının ən güclü şəkildə basdırılması müəllif tərəfindən ROS və RNS-nin birgə təsirinin araşdırılmalı olduğu ehtimal kimi müzakirə edilmişdir.

Vacib fərq: Bu tədqiqatda ROS/RNS konsentrasiyaları və ya plazmanın optik emissiya spektri birbaşa ölçülməmişdir. Buna görə “bu reaktiv növ bu zərəri yaratdı” şəklində qəti səbəb mexanizmi tədqiqatın eksperimental nəticəsi deyil.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Nümunə quruluşu və mənbə daxilində say qeydi

Mənbə aktiv plazma emalları üçün 10 müxtəlif kombinasiya müəyyənləşdirir və bunlara normal nəzarət ilə vakuum nəzarətini əlavə edir. Hər qrup üçün Petri qabı başına 20 dən və altı təkrar bildirilmişdir; beləliklə qrup başına 120 dən istifadə olunmuşdur.

Mətn eyni zamanda “bütün təcrübə üçün 1200 dən” ifadəsini verir. Riyazi olaraq \(20\times6\times10=1200\) yalnız on aktiv CP qrupunu əhatə edir. Nəzarət və vakuum nəzarəti də eyni 120 dən/qrup hesabına daxil edilərsə, ümumi say daha yüksək olar. Mənbə bu fərqi izah etmədiyinə görə Verianla ümumi nümunə sayını yenidən hesablayaraq mənbə dəyəri kimi təqdim etmir.

Statistik qiymətləndirmə

Nəticələr altı təkrarın ortalaması ± standart xəta (SE) şəklində bildirilmişdir. Qruplar arasındakı fərqlər bir istiqamətli dispersiya analizi (one-way ANOVA) və ardınca Duncan post-hoc testi ilə qiymətləndirilmişdir. Əhəmiyyətlilik həddi \(p<0.05\)-dir. Analiz üçün Statistica StatSoft versiya 7, qrafiklər üçün MS Excel istifadə olunmuşdur.

Cədvəl və qrafiklərdə istifadə olunan üst indeks hərfləri çoxsaylı müqayisə nəticəsini göstərir. Mənbənin izahına görə fərqli hərf daşıyan qruplar statistik baxımdan əhəmiyyətli şəkildə fərqlidir. Eyni hərfi paylaşan qruplar üçün əhəmiyyətli fərq göstərilməmişdir.

Cücərmə faizi və MGT nəticələri

• Vakuum nəzarəti: Vakuumun özü son cücərməyə mənfi təsir göstərməmişdir. İkinci gündə normal nəzarətlə müqayisədə təxminən %15 daha yüksək müvəqqəti cücərmə müşahidə edilmişdir.
• N₂, 45 s: Son cücərmə və MGT nəzarət qrupundan əhəmiyyətli şəkildə mənfi təsirlənməmişdir.
• N₂, 90 s: MGT nəzarət qrupundan əhəmiyyətli fərqlənmir; son cücərmə təxminən %10-dan az azalmışdır.
• O₂, 45 s: Son cücərmə nəzarət qrupuna nisbətən %20-dən çox azalmışdır.
• O₂, 90 s: Son cücərmə təxminən %80 azalmış və ən güclü mənfi şəraitlərdən biri yaranmışdır.
• N₂/O₂ qarışıqları: Ümumi meyl O₂ fraksiyası və xüsusilə 90 saniyəlik emal müddəti artdıqca MGT-nin uzanması və cücərmə performansının pisləşməsi istiqamətindədir.

Mənbə Şəkil 2 cücərmə faizini 1-ci, 2-ci, 3-cü, 6-cı və 8-ci günlərdə zaman əyriləri şəklində göstərir. Mənbə Şəkil 3 isə bütün qrupların MGT dəyərlərini müqayisə edir. Qrafiklərin fərdi xam məlumat nöqtələri cədvəlləşdirilmədiyinə görə Verianla bu əyrilərdən dəqiq yeni rəqəmlər çıxarmır.

Şitil uzunluğu və biokütlə

Şitil məlumatları cücərmə nəticələri ilə eyni ümumi nümunəni dəstəkləyir. Nəzarət, vakuum nəzarəti, N₂ 45 s və N₂ 90 s qruplarının şitil uzunluqları eyni “a” statistik qrupunda yer almışdır. Biokütlədə də bu dörd şərait “a” qrupundadır.

Saf O₂ 45 saniyədə şitil uzunluğunu 83,8 ± 1,6 mm-dən 61,3 ± 2,6 mm səviyyəsinə, biokütləni 78,6 ± 3,5 mg-dan 52,6 ± 2,5 mg-a endirən nümunə göstərmişdir. O₂ 90 saniyədə uzunluq 46,4 ± 4,7 mm, biokütlə 30,2 ± 2,8 mg olmuşdur.

Erkən şitil böyüməsi baxımından ən aşağı orta dəyər isə saf O₂-də deyil, 90 saniyəlik %75 O₂ + %25 N₂ qarışığında ölçülmüşdür: şitil uzunluğu 23,3 ± 8,2 mm və biokütlə 24,6 ± 3,7 mg. Müəllif bu müşahidəni ROS və RNS-nin birgə təsirinin araşdırılmasını tələb edən nəticə kimi qiymətləndirir.

Emal müddətinin təsiri

Qaz tərkibi qədər məruzqalma müddəti də müəyyənedicidir. Saf N₂ 45 saniyədən 90 saniyəyə uzadıldıqda şitil uzunluğu və biokütlədə əhəmiyyətli pisləşmə yaratmamışdır; əksinə O₂ ehtiva edən şəraitlərdə daha uzun emal ümumilikdə daha güclü inhibisiya ilə əlaqəli olmuşdur.

Mənbə güclü aşağı təzyiqli plazma reaktorlarının intensiv UV və xüsusilə vakuum-ultrabənövşəyi şüalanma ilə digər yüksək enerjili plazma komponentləri yarada bildiyini ədəbiyyat əsasında müzakirə edir. Uzunmüddətli məruzqalma ilə elektron sıxlığı, radiasiya və istilik yükünün artması mümkün zədələnmə mexanizmləri arasında göstərilir. Lakin bu fiziki kəmiyyətlər mövcud təcrübədə ayrıca ölçülməmişdir.

Tədqiqatın birbaşa dəstəklədiyi nəticələr

• Tədqiq edilən sistemdə saf N₂ plazması saf O₂ plazmasına nisbətən tatar qarabaşağı üçün daha az aqressiv davranmışdır.
• 45 saniyəlik saf N₂ tətbiqi cücərməni və ya erkən şitil böyüməsini əhəmiyyətli şəkildə mənfi təsirləndirməmişdir.
• 90 saniyəlik saf N₂ tətbiqi son cücərməni %10-dan az azaltmış, lakin şitil uzunluğu və biokütləyə əhəmiyyətli təsir göstərməmişdir.
• Saf O₂ plazması 45 saniyədə belə son cücərməni %20-dən çox azaltmışdır.
• Saf O₂-nin 90 saniyəlik tətbiqi son cücərmədə təxminən %80 azalma ilə əlaqəlidir.
• O₂ nisbətinin yüksəlməsi və məruzqalma müddətinin uzanması ümumilikdə daha mənfi cücərmə və şitil inkişafı ilə əlaqəlidir.
• 90 saniyəlik %75 O₂ + %25 N₂ qarışığı şitil uzunluğu və biokütlədə ən aşağı orta dəyərləri yaratmışdır.
• Vakuum emalının özü son cücərmədə əhəmiyyətli mənfi təsir göstərməmişdir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi ümumiləşdirmələr

• N₂ plazmasının bütün bitki növləri və bütün plazma reaktorlarında təhlükəsiz olduğu göstərilməmişdir.
• 45 saniyəlik N₂ emalının tarla məhsuldarlığını artırdığı göstərilməmişdir.
• Soyuq plazmanın bu təcrübədə göbələk və ya bakteriya dekontaminasiyasındakı uğuru ölçülməmişdir.
• ROS və RNS miqdarları ölçülmədiyinə görə konkret reaktiv növlərin müşahidə olunan bioloji dəyişikliklərin birbaşa səbəbi olduğu sübut olunmamışdır.
• Təcrübə yalnız cücərmə və erkən şitil mərhələsini əhatə edir; yetkin bitki böyüməsi, məhsuldarlıq və məhsul keyfiyyəti qiymətləndirilməmişdir.
• Nəticələr başqa tatar qarabaşağı sortlarına avtomatik şəkildə ümumiləşdirilə bilməz; mənbə toxum reaksiyasının sort səviyyəsində dəyişə biləcəyini vurğulayır.
• Bir laboratoriya plazma şəraitinin iqtisadi və ya kommersiya kənd təsərrüfatında tətbiqolunma imkanları bu təcrübə ilə göstərilməmişdir.

Gələcək tədqiqat ehtiyacı

Müəllif sonrakı tədqiqatların qaz qarışıqlarını yalnız cücərmə baxımından deyil, dekontaminasiya səmərəliliyi baxımından da birlikdə qiymətləndirməli olduğunu bildirir. Həmçinin plazma tətbiq edilmiş tatar qarabaşağının daha uzun zaman miqyasında və xüsusilə tarla təcrübələrində izlənməsi tələb olunur.

Bu yanaşma vacibdir; çünki ideal toxum plazma emalı yalnız mikroorqanizmləri inaktivasiya etməsi ilə deyil, bunu toxum canlılığını və sonrakı bitki inkişafını qoruyaraq etməsi ilə qiymətləndirilməlidir. Mövcud tədqiqat bu optimallaşdırma probleminin qaz tərkibi və məruzqalma müddətindən güclü şəkildə asılı olduğunu göstərir.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal başlıq: Effect of nitrogen and oxygen low-pressure cold plasma and their mixtures on the germination and early seedling growth of Tartary buckwheat

Müəllif: Jure Mravlje.

Məsul müəllif: Jure Mravlje.

Qurumlar: Department of Biology, Biotechnical Faculty, University of Ljubljana, Ljubljana, Slovenia; Department of Surface Engineering, Jožef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia.

Jurnal: Acta Biologica Slovenica.

Nəşr məlumatı: 2026, 69(1), 106–115.

Nəşriyyatçı: University of Ljubljana Press və Biological Society of Slovenia; jurnal University of Ljubljana, Biotechnical Faculty tərəfindən nəşr olunur.

DOI: 10.14720/abs.69.1.23667

Rəsmi keçid: https://doi.org/10.14720/abs.69.1.23667

Məqalə növü: Original Research; resenziyalı eksperimental tədqiqat məqaləsi.

Təqdim: 18 Avqust 2025. Qəbul: 16 Yanvar 2026. Nəşr: 16 Yanvar 2026.

Lisenziya: Creative Commons Attribution–ShareAlike (CC BY-SA).

Maliyyələşdirmə: Slovenian Research and Innovation Agency (ARIS); P1-0212 Plant Biology və P2-0082 Thin-film Structures and Plasma Surface Engineering proqram qrupları ilə J1-3014 layihəsi.

Məlumat əlçatanlığı: Tədqiqat məlumatlarının Zenodo-da https://doi.org/10.5281/zenodo.18246860 DOI-si ilə əlçatan olduğu bildirilmişdir.

Maraqların toqquşması: Müəllif maraqların toqquşmasının olmadığını bildirmişdir.

Müəllif töhfələri: Jure Mravlje; konseptuallaşdırma, metodologiya, formal analiz və tədqiqat, resurslar, məlumatların kurasiyası, ilkin əlyazmanın yazılması, nəzərdən keçirmə/redaktə və vizuallaşdırmaya cavabdeh kimi bildirilmişdir.

Mənbə daxilində nümunə sayı qeydi: Mətn 10 aktiv CP emalı ilə yanaşı nəzarət və vakuum nəzarətinin olduğunu və qrup başına 120 dən istifadə edildiyini bildirərkən ümumi təcrübə sayını 1200 kimi verir. 1200 dəyəri yalnız 10 aktiv CP qrupunun \(10\times120\) cəminə uyğundur. Mənbə bu say fərqini ayrıca izah etmir.

Mənbə daxilində təzyiq qeydi: Reaktor metodu eyni cümlədə 50 Pa təzyiq və təxminən 10 Pa iş təzyiqini bildirir. İki dəyərin eksperimental rolu ayrıca ayrılmadığı üçün Verianla tərəfindən dəyişdirilməmişdir.

Əsas metodoloji məhdudiyyət: Nəticələr laboratoriya cücərməsi və erkən şitil böyüməsinə aiddir. Uzunmüddətli bitki inkişafı, tarla məhsuldarlığı, dekontaminasiya səmərəliliyi və müxtəlif sort/reaktor şəraitində performans ayrıca təsdiqlənməlidir.