基于植物的生物刺激剂的等离子体活化能够促进大豆（Glycine max (L.)）的生长和防御反应

《BMC Plant Biology》：Plasma activation of plant-based biostimulants enhances growth and defense responses in soybean (Glycine max (L.))

采用冷弧光等离子体和低压微波处理植物基生物刺激剂，显著促进大豆生长，增强土壤微生物活性及植物抗氧化能力，上调抗病相关基因表达，其中冷弧光等离子体效果最优。

　　

摘要

背景

随着生物刺激剂在应对环境变化的情况下成为可持续作物生产的重要工具，人们对开发创新且更有效的制剂有着持续的需求。最近出现了一种利用等离子体处理来增强生物刺激剂提取过程的新方法。本研究探讨了基于植物的生物刺激剂（由马尾草、狗蔷薇和肥皂草制成），以及使用滑弧冷等离子体（GA）和低压微波（MW）放电技术提高其效果的潜力。实验评估了未经处理的生物刺激剂与经过等离子体处理的生物刺激剂对大豆植株生长和活力的影响，并阐明了其作用机制。

结果

研究结果表明，生物刺激剂的应用对土壤中的不同微生物群落具有积极作用（p < 0.05）。经过处理的植株表现出更长的根长和更大的生物量（p < 0.05），同时植株的茎高也有所增加（p < 0.05）。总体而言，生物刺激剂处理显著增强了植物的木质化程度，这体现在酸性洗涤纤维（ADF）和酸性洗涤木质素（ADL）含量的提高，以及过氧化物水平、总异黄酮含量的增加，这些指标通过DPPH和ABTS检测方法得到验证。所有生物刺激剂均显著上调了大豆叶片中与病原体相关的蛋白质基因CHIA1（编码几丁质酶A1）和GLU（编码β-1,3-葡聚糖酶）的表达。此外，还观察到与茉莉酸（JA）生物合成、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号传导、细胞解毒和氧化还原平衡相关的基因表达上调。

结论

总体而言，所有测试的生物刺激剂变体均改善了大豆植株的生长参数。生物刺激剂的应用引发了复杂的防御反应，包括基因表达、抗氧化潜力、次生代谢物水平和细胞壁组成的变化。由滑弧冷等离子体生成的制剂表现优于其他测试的变体（低压微波处理和未经处理的生物刺激剂），这突显了该技术在提高生物刺激剂效果方面的潜力。