Төмөн басымдагы муздак плазма (cold plasma, CP) — электрондор жогорку энергияны алып жүрө алган, бирок оор бөлүкчөлөрдүн температурасы салыштырмалуу төмөн бойдон кала турган жарым-жартылай же толук иондошкон газ чөйрөсү; бул касиет жылуулукка сезгич биологиялык материалдарды кыска мөөнөттүү беттик иштетүүдө колдонууга мүмкүндүк берет. Бул изилдөө таза азоттон (N₂), таза кычкылтектен (O₂) жана үч башка N₂/O₂ аралашмасынан алынган төмөн басымдагы RF муздак плазманын татар гречихасынын (Fagopyrum tataricum) дандарынын өнүшүнө жана көчөттөрдүн алгачкы өсүшүнө тийгизген таасирин 45 жана 90 секунддук иштетүүлөр менен салыштырган.

Таза N₂ менен 45 секунддук иштетүү акыркы өнүү көрсөткүчүнө, көчөттүн узундугуна же биомассага олуттуу терс таасир берген эмес. Таза N₂ менен 90 секунддук иштетүү акыркы өнүүнү контролдук топко салыштырмалуу %10дон аз төмөндөтүп, бирок көчөттүн узундугу менен биомассада олуттуу азайуу жараткан эмес. Таза O₂ плазмасы агрессивдүүрөөк болгон; 45 секундда акыркы өнүү контролго караганда %20дан ашык төмөн болуп, 90 секунддук O₂ иштетүүсү болжол менен %80 азайууга алып келген. Кычкылтектин үлүшү жана иштетүү убактысы көбөйгөн сайын өнүүнүн кечеңдеши жана көчөттөрдүн алгачкы өсүшүндөгү терс таасирлер жалпы алганда күчөгөн.

Бул жыйынтыктар изилденген төмөн басымдагы плазма системасына, татар гречихасынын материалына жана лабораториялык өнүү шарттарына гана тиешелүү. Изилдөө талаадагы түшүмдүүлүктү, өсүмдүктүн узак мөөнөттүү көрсөткүчтөрүн же плазманын микробдук деконтаминациядагы натыйжалуулугун түздөн-түз сынаган эмес.

Муздак плазма деген эмне жана ал үрөндөргө эмне үчүн колдонулат?

Плазма — эркин электрондорду, иондорду, атомдорду, молекулаларды, радикалдарды жана фотондорду камтыган иондошкон газ абалы. Жылуулук плазмасынан айырмаланып, муздак плазмада электрондор менен оор бөлүкчөлөр жылуулук тең салмактуулугунда болбойт. Электрондор жогорку энергия алып жүрсө, оор бөлүкчөлөрдүн температурасы төмөн бойдон калышы мүмкүн. Ошондуктан кыска мөөнөттүү муздак плазма иштетүүлөрү үрөн сыяктуу жылуулукка сезгич биологиялык материалдарда изилденүүдө.

Плазма–үрөн өз ара аракеттенүүсү үрөн бетинин химиялык жана физикалык касиеттерин өзгөртө алат. Адабиятта беттин нымдалышы жана сууну сиңирүүсүнүн өзгөрүшү, беттик функционалдаштыруу, фермент/гормон жооптору жана микроорганизмдердин инактивациясы сыяктуу таасирлер талкууланат. Бирок плазманын таасири дайыма эле “пайдалуу” эмес: газдын түрү, реактор, басым, кубат, иштетүү убактысы, үрөндүн түрү жана атүгүл сорту өзгөрсө, жооп тескери багытка өтүшү мүмкүн.

Татар гречихасы эмне үчүн тандалды?

Татар гречихасы (Fagopyrum tataricum) псевдодан өсүмдүгү болуп, кадимки гречихага (Fagopyrum esculentum) салыштырмалуу азыраак өстүрүлөт. Булактагы изилдөө татар гречихасы суукка жана кургакчылыкка чыдамдуу, аз чыгымдуу өстүрүүгө ылайыктуу жана флавоноиддерге бай экенин баса белгилейт. Айрыкча рутиндин курамы кадимки гречихага караганда кыйла жогору болушу мүмкүн экени айтылат.

Мурдагы муздак плазма изилдөөлөрүнүн көпчүлүгү кеңири таралган талаа өсүмдүктөрүнө багытталган. Үрөндөрдүн CPге жообу түргө жана сортко көз каранды болгондуктан, татар гречихасы үчүн газдын курамын өзүнчө оптималдаштыруу зарыл. Бул изилдөөнүн оригиналдуу суроосу — таза N₂, таза O₂ жана алардын ар кандай катыштагы аралашмалары татар гречихасынын өнүүсүндө ар башка натыйжаларды жаратабы деген суроо.

Плазма системасы кандай курулган?

Булак болжол менен 2 m узундуктагы жана 0,20 m тышкы диаметри бар атайын жасалган реакторду колдонгон. Ички диаметри 0,18 m, көлөмү болжол менен 50 L. Индуктивдүү байланышкан разряд айнек вакуум түтүгүнүн айланасындагы козгоочу катушкага туташкан 27,12 MHz Induktio UHFG-8 RF генератору тарабынан түзүлгөн. Болжол менен 200 татар гречихасынын даны металл тордун үстүнө жайылып, катушка аймагына жайгаштырылган.

Вакуум үчүн эки баскычтуу Leybold Trivac D65B насосу колдонулган. Булак ошол эле усулдук сүйлөмдө плазма өндүрүү үчүн 50 Pa басымды жана “иштөө басымы болжол менен 10 Pa” деген билдирүүлөрдү чогуу берет; эки маанинин так функциялык айырмасы өзүнчө түшүндүрүлгөн эмес. Электр шарттары 2,5 kV жана болжол менен 1,5 kW деп көрсөтүлгөн.

Газ курамдары жана иштетүү убакыттары

Мындан тышкары плазма колдонулбаган кадимки контрол жана максималдуу иштетүү убактысы болгон 90 секунд бою вакуумга гана дуушар кылынган вакуум контролу колдонулган. Иштетүүдөн дароо кийин дандар стерилдүү PVC баштыктарга салынып, өнүү тажрыйбалары ошол эле күнү башталган.

Өнүү тести кандай жүргүзүлгөн?

Ар бир иштетүү үчүн 20 дан 75 mm диаметри бар Петри табактарына эки катмар фильтр кагазынын үстүнө жайгаштырылып, 4 mL бидистилденген суу менен нымдалган. Ар бир топ алты жолу кайталанган. Петри табактары 22 °C жана %60 салыштырмалуу нымдуулукта, караңгы өстүрүү бөлмөлөрүндө кармалган. Зарыл болгондо нымдуулукту сактоо үчүн стерилдүү дистилденген суу кошулган.

Өнгөн дандардын саны алгачкы үч күндө ар 24 саат сайын, андан кийин 6- жана 8-күндөрү эсептелген. Тамырчанын үрөн кабыгынан көрүнүп чыгышы өнүү критерийи катары кабыл алынган.

Теңдеме (1): Өнүү пайызы кантип эсептелген?

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

Формула эмнени эсептейт? Белгилүү бир баалоо учурунда жалпы дандардын канча пайызы өнүп чыкканын көрсөтөт.

Өзгөрмөлөр: Алым — тамырчасы үрөн кабыгынан чыккан өнгөн дандардын саны. Бөлүм — башында тиешелүү топто бааланган жалпы дан саны. Эки чоңдук тең даана менен өлчөнгөндүктөн катыш өлчөмсүз; 100гө көбөйтүү натыйжаны пайызга айландырат.

Түшүндүрмө: \(GR=100\%\) бардык дандар өнүп чыкканын, \(GR=50\%\) жарымы өнгөнүн билдирет. Бирок GR акыркы санды гана көрсөтөт; өнүү канчалык тез жүргөнүн өзү түшүндүрбөйт. Ошондуктан изилдөө экинчи метрика катары орточо өнүү убактысын колдонгон.

Теңдеме (2): Орточо өнүү убактысы эмнени өлчөйт?

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

MGT (Mean Germination Time) — өнүп чыккан дандар тажрыйбанын орто эсеп менен кайсы күнүндө өнгөнүн көрсөтүүчү убакыт боюнча салмакталган орточо мааниси.

\(D\) — тажрыйба башталгандан бери өткөн күндөрдүн саны; \(n\) — ошол күнү өнгөн дандардын саны. \(D\times n\) белгилүү бир күнү болгон өнүүнүн жалпы убакыттык салмакка кошкон салымын берет. Бардык күндөрдүн салымдары кошулуп, жалпы өнүп чыккан дан санына бөлүнөт.

MGTнин бирдиги күн. Төмөн MGT өнүү эртерээк болгонун, жогорку MGT болсо өнүү кечиккенин билдирет. Ошондуктан эки топтун акыркы GR мааниси бирдей болсо да, MGTси жогору топ жайыраак өнгөн болушу мүмкүн.

Таза Азот Муздак Плазмасы Татар Гречихасында Эмне Үчүн Ыңгайлуураак Көрүндү?

Таза N₂ плазмасы бул тажрыйбада O₂ камтыган плазмаларга караганда азыраак терс натыйжа берген: 45 секунддук N₂ иштетүүсү акыркы өнүү, MGT, көчөттүн узундугу жана биомасса боюнча контролдук топко салыштырмалуу олуттуу терс таасир жараткан эмес, ал эми O₂ үлүшү жана өзгөчө 90 секунддук таасир көбөйгөн сайын өнүү жана көчөттөрдүн алгачкы өсүшү начарлаган. Изилдөө бул айырманын молекулалык себебин түздөн-түз өлчөгөн эмес; реактивдүү кычкылтек жана азот түрлөрү боюнча түшүндүрмөлөр мурдагы адабияттарга негизделген механизмдик жоромолдор.

Кычкылтектин үлүшү эмне үчүн маанилүү болушу мүмкүн?

Автор төмөн басымдагы системаларда кычкылтек көлөмүнүн көбөйүшү материалдын бетиндеги эрозияны күчөтүшү мүмкүн экени жана реактивдүү кычкылтек түрлөрү (ROS) микробдорду инактивациялоодо күчтүү роль ойной турганы тууралуу мурдагы изилдөөлөрдү талкуулайт. Озон (O₃), метастабилдүү O₂ түрлөрү жана атомдук O сыяктуу кычкылтек түрлөрү күчтүүрөөк беттик реакцияларды жаратышы мүмкүн.

Реактивдүү азот түрлөрү (RNS) да биологиялык жооп жаратышы мүмкүн; бирок газ аралашмасында O₂ үлүшүнүн көбөйүшү бул изилдөөдө жалпы алганда терсирээк өнүү жана көчөт өсүшү менен коштолгон. Айрыкча 90 секунддук %75 O₂ + %25 N₂ шартында көчөт өсүшүнүн эң күчтүү басылышы автор тарабынан ROS жана RNSнин биргелешкен таасирин изилдөө керек болгон мүмкүнчүлүк катары талкууланган.

Маанилүү айырма: Бул изилдөөдө ROS/RNS концентрациялары же плазманын оптикалык эмиссия спектри түздөн-түз өлчөнгөн эмес. Ошондуктан “бул реактивдүү түр бул зыянды жаратты” деген так себептик механизм изилдөөнүн эксперименттик жыйынтыгы эмес.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Үлгү түзүмү жана булак ичиндеги сан боюнча эскертүү

Булак активдүү плазма иштетүүлөрү үчүн 10 башка комбинацияны аныктап, аларга кадимки контролду жана вакуум контролун кошот. Ар бир топ үчүн Петри табагына 20 дан жана алты кайталануу көрсөтүлгөн, демек топ башына 120 дан колдонулган.

Текст ошол эле учурда “бүтүндөй тажрыйба үчүн 1200 дан” деген билдирүүнү да берет. Математикалык жактан \(20\times6\times10=1200\) он активдүү CP тобун гана камтыйт. Контрол жана вакуум контролу да ошол эле 120 дан/топ эсебине киргизилсе, жалпы саны жогору болот. Булак бул айырманы түшүндүрбөгөндүктөн Verianla жалпы үлгү санын кайра эсептеп, булактагыдай мааниде сунуштабайт.

Статистикалык баалоо

Жыйынтыктар алты кайталануунун орточо мааниси ± стандарттык ката (SE) түрүндө берилген. Топтордун ортосундагы айырмачылыктар бир багыттуу дисперсиялык анализ (one-way ANOVA) жана андан кийин Duncan post-hoc тести менен бааланган. Маанилүүлүк чеги \(p<0.05\). Анализ үчүн Statistica StatSoft версия 7, графиктер үчүн MS Excel колдонулган.

Таблицаларда жана графиктерде колдонулган үстүңкү индекс тамгалары көп жолку салыштыруунун жыйынтыгын көрсөтөт. Булактын түшүндүрмөсүнө ылайык, ар башка тамгага ээ топтор статистикалык жактан олуттуу айырмаланат. Бирдей тамганы бөлүшкөн топтор үчүн олуттуу айырма көрсөтүлгөн эмес.

Өнүү пайызы жана MGT жыйынтыктары

• Вакуум контролу: Вакуумдун өзү акыркы өнүүгө терс таасир берген эмес. Экинчи күнү кадимки контролго салыштырмалуу болжол менен %15 жогору убактылуу өнүү байкалган.
• N₂, 45 s: Акыркы өнүү жана MGT контролдук топко салыштырмалуу олуттуу терс таасирге учураган эмес.
• N₂, 90 s: MGT контролдук топтон олуттуу айырмаланган эмес; акыркы өнүү болжол менен %10дон аз төмөндөгөн.
• O₂, 45 s: Акыркы өнүү контролдук топко салыштырмалуу %20дан ашык азайган.
• O₂, 90 s: Акыркы өнүү болжол менен %80 азайып, эң күчтүү терс шарттардын бири түзүлгөн.
• N₂/O₂ аралашмалары: Жалпы тенденция O₂ фракциясы жана өзгөчө 90 секунддук иштетүү убактысы көбөйгөн сайын MGT узарып, өнүү көрсөткүчү начарлай турган багытта болгон.

Булактын 2-сүрөтү өнүү пайызын 1-, 2-, 3-, 6- жана 8-күндөрдө убакыттык ийри сызыктар катары көрсөтөт. Булактын 3-сүрөтү болсо бардык топтордун MGT маанилерин салыштырат. Графиктердеги жеке чийки маалымат чекиттери таблицага түшүрүлбөгөндүктөн, Verianla бул ийри сызыктардан так жаңы сандарды чыгарбайт.

Көчөт узундугу жана биомасса

Көчөт маалыматтары өнүү жыйынтыктарындагы ошол эле жалпы үлгүнү колдойт. Контрол, вакуум контролу, N₂ 45 s жана N₂ 90 s топторунун көчөт узундуктары бир эле “a” статистикалык тобунда жайгашкан. Биомассада да ушул төрт шарт “a” тобунда.

Таза O₂ 45 секундда көчөт узундугун 83,8 ± 1,6 mmден 61,3 ± 2,6 mmге, биомассаны 78,6 ± 3,5 mgдан 52,6 ± 2,5 mgга түшүргөн үлгүнү көрсөткөн. O₂ 90 секундда узундук 46,4 ± 4,7 mm, биомасса 30,2 ± 2,8 mg болгон.

Көчөттөрдүн алгачкы өсүшү боюнча эң төмөн орточо мааниси таза O₂де эмес, 90 секунддук %75 O₂ + %25 N₂ аралашмасында өлчөнгөн: көчөт узундугу 23,3 ± 8,2 mm жана биомасса 24,6 ± 3,7 mg. Автор бул байкоону ROS менен RNSнин биргелешкен таасирин изилдөө зарылдыгын көрсөтүүчү жыйынтык катары баалайт.

Иштетүү убактысынын таасири

Газдын курамы сыяктуу эле таасир этүү убактысы да аныктоочу фактор. Таза N₂ 45 секунддан 90 секундга узартылганда көчөт узундугу жана биомассада олуттуу начарлоо жараткан эмес; тескерисинче O₂ камтыган шарттарда узагыраак иштетүү жалпы алганда күчтүүрөөк ингибиция менен байланышкан.

Булак күчтүү төмөн басымдагы плазма реакторлору интенсивдүү UV жана өзгөчө вакуум-ультракызгылт нурланууну жана башка жогорку энергиялуу плазма компоненттерин жарата аларын адабиятка таянып талкуулайт. Узак убакыт таасир эткенде электрон тыгыздыгынын, радиациянын жана жылуулук жүгүнүн өсүшү мүмкүн болгон зыян механизмдеринин арасында көрсөтүлөт. Бирок бул физикалык чоңдуктар учурдагы тажрыйбада өзүнчө өлчөнгөн эмес.

Изилдөө түздөн-түз колдогон жыйынтыктар

• Изилденген системада таза N₂ плазмасы таза O₂ плазмасына караганда татар гречихасы үчүн азыраак агрессивдүү болгон.
• 45 секунддук таза N₂ иштетүүсү өнүүгө же көчөттөрдүн алгачкы өсүшүнө олуттуу терс таасир берген эмес.
• 90 секунддук таза N₂ иштетүүсү акыркы өнүүнү %10дон аз төмөндөтүп, бирок көчөт узундугу жана биомассага олуттуу таасир тийгизген эмес.
• Таза O₂ плазмасы 45 секундда эле акыркы өнүүнү %20дан ашык азайткан.
• Таза O₂нин 90 секунддук иштетүүсү акыркы өнүүнүн болжол менен %80 азайышы менен байланышкан.
• O₂ үлүшүнүн көбөйүшү жана таасир убактысынын узарышы жалпы алганда терсирээк өнүү жана көчөт өсүшү менен байланышкан.
• 90 секунддук %75 O₂ + %25 N₂ аралашмасы көчөт узундугу жана биомасса боюнча эң төмөн орточо маанилерди берген.
• Вакуум иштетүүсүнүн өзү акыркы өнүүгө олуттуу терс таасир көрсөткөн эмес.

Изилдөө колдобогон жалпылоолор

• N₂ плазмасы бардык өсүмдүк түрлөрүндө жана бардык плазма реакторлорунда коопсуз экени көрсөтүлгөн эмес.
• 45 секунддук N₂ иштетүүсү талаа түшүмдүүлүгүн жогорулатары көрсөтүлгөн эмес.
• Бул тажрыйбада муздак плазманын козу карын же бактерия деконтаминациясындагы натыйжалуулугу өлчөнгөн эмес.
• ROS жана RNS көлөмдөрү өлчөнбөгөндүктөн, белгилүү бир реактивдүү түрлөр байкалган биологиялык өзгөрүүлөрдүн түздөн-түз себеби экени далилденген эмес.
• Тажрыйба өнүү жана көчөттөрдүн алгачкы стадиясын гана камтыйт; жетилген өсүмдүктүн өсүшү, түшүмдүүлүк жана продукт сапаты бааланган эмес.
• Натыйжаларды татар гречихасынын башка сортторуна автоматтык түрдө жалпылоого болбойт; булак үрөндүн жообу сорт деңгээлинде өзгөрүшү мүмкүн экенин баса белгилейт.
• Бир лабораториялык плазма шартынын экономикалык же коммерциялык айыл чарбада колдонууга жарактуулугу бул тажрыйба менен көрсөтүлгөн эмес.

Келечектеги изилдөө зарылдыгы

Автор кийинки изилдөөлөр газ аралашмаларын өнүү жагынан гана эмес, деконтаминация натыйжалуулугу жагынан да бирге баалашы керек экенин белгилейт. Ошондой эле плазма колдонулган татар гречихасын узагыраак убакыт ичинде жана өзгөчө талаа тажрыйбаларында байкоо зарыл.

Бул ыкма маанилүү; анткени идеалдуу үрөн плазма иштетүүсү микроорганизмдерди инактивациялоо менен гана эмес, муну үрөндүн жашоого жөндөмдүүлүгүн жана кийинки өсүмдүк өнүгүшүн сактоо менен аткаруусу боюнча бааланууга тийиш. Азыркы изилдөө бул оптималдаштыруу маселеси газдын курамына жана таасир убактысына күчтүү көз каранды экенин көрсөтөт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

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

Автор: Jure Mravlje.

Жооптуу автор: Jure Mravlje.

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

Журнал: Acta Biologica Slovenica.

Жарыя маалыматы: 2026, 69(1), 106–115.

Басмакана: University of Ljubljana Press жана Biological Society of Slovenia; журнал University of Ljubljana, Biotechnical Faculty тарабынан чыгарылат.

DOI: 10.14720/abs.69.1.23667

Расмий шилтеме: https://doi.org/10.14720/abs.69.1.23667

Макаланын түрү: Original Research; рецензияланган эксперименттик изилдөө макаласы.

Тапшыруу: 18 Август 2025. Кабыл алуу: 16 Январь 2026. Жарыя: 16 Январь 2026.

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

Каржылоо: Slovenian Research and Innovation Agency (ARIS); P1-0212 Plant Biology жана P2-0082 Thin-film Structures and Plasma Surface Engineering программалык топтору жана J1-3014 долбоору.

Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Изилдөө маалыматтары Zenodo платформасында https://doi.org/10.5281/zenodo.18246860 DOI аркылуу жеткиликтүү экени билдирилген.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Автор кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдирген.

Автордук салымдар: Jure Mravlje; концептуалдаштыруу, методология, формалдуу талдоо жана изилдөө, ресурстар, маалыматтарды курациялоо, түпнуска долбоорду жазуу, карап чыгуу/редакциялоо жана визуалдаштыруу үчүн жооптуу деп көрсөтүлгөн.

Булак ичиндеги үлгү саны боюнча эскертүү: Текст 10 активдүү CP иштетүүсү менен катар контрол жана вакуум контролу бар экенин жана топ башына 120 дан колдонулганын билдирсе, жалпы тажрыйба санын 1200 деп берет. 1200 мааниси 10 активдүү CP тобунун \(10\times120\) суммасына гана туура келет. Булак бул эсептөө айырмасын өзүнчө түшүндүрбөйт.

Булак ичиндеги басым боюнча эскертүү: Реактор усулу бир сүйлөмдө 50 Pa басымды жана болжол менен 10 Pa иштөө басымын билдирет. Эки маанинин эксперименттик ролу өзүнчө ажыратылбагандыктан Verianla тарабынан өзгөртүлгөн эмес.

Негизги усулдук чектөө: Жыйынтыктар лабораториялык өнүүгө жана көчөттөрдүн алгачкы өсүшүнө тиешелүү. Өсүмдүктүн узак мөөнөттүү өнүгүшү, талаа түшүмдүүлүгү, деконтаминация натыйжалуулугу жана башка сорт/реактор шарттарындагы көрсөткүчтөр өзүнчө ырасталышы керек.