vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2020-65-2-191-198vestib-667Research ArticleСтатьиСтимулирующее действие плазменной и радиоволновой обработки семян клевера лугового на морфофизиологические параметры проростковStimulating effects of plasma and radio-wave treatments of red clover seeds on morphological and physiological parameters of seedlingsНедведьЕ. Л.NedvedH. L.

Недведь Елена Леонардовна – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 2200072, г. Минск

Helen L. Nedved – Ph. D. (Biol.), Senior researcher

27, Akademicheskaya Str., 2200072, Minsk

nedved_e@tut.byКалацкаяЖ. Н.KalatskajaJ. N.

Калацкая Жанна Николаевна – канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 2200072, г. Минск

Joanna N. Kalatskaja – Ph. D. (Biol.), Leading researcher

27, Akademicheskaya Str., 2200072, Minsk

kalatskayaj@mail.ruЛаманН. А.LamanN. A.

Ламан Николай Афанасьевич – академик, д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией

ул. Академическая, 27, 2200072, г. Минск

Nikolai A. Laman – Academisian, D. Sc. (Biol.), Professor, Head of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 2200072, Minsk,

laman.nikolai@gmail.comМинковаВ. В.MinkovaV. V.

Минкова Виктория Викторовна – мл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 2200072, г. Минск

Victioria V. Minkova – Junior researcher

27, Akademicheskaya Str., 2200072, Minsk

minkovavi@gmail.comГерасимовичК. М.HerasimovichK. M.

Герасимович Константин Михайлович – мл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 2200072, г. Минск

Kanstantsin M. Herasimovich – Junior researcher

27, Akademicheskaya Str., 2200072, Minsk

herasimovichkm@gmail.comОвчинниковИ. А.OvchinnikovI. A.

Овчинников Игорь Алексеевич – ассистент

ул. Академическая, 27, 2200072, г. Минск

Igor A. Ovchinnikov – Assistant

27, Akademicheskaya Str., 2200072, Minsk

igor-1606@mail.ruКопыловаН. А.KopylovaN. A.

Копылова Наталия Александровна – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 2200072, г. Минск

Natalia A. Kopylova – Ph. D. (Biol.), Senior researcher

27, Akademicheskaya Str., 2200072, Minsk

natal.kopylova.68@mail.ruФилатоваИ. И.FilatovaI. I.

Филатова Ирина Ивановна – канд. физ.-мат. наук, вед. науч. сотрудник

пр. Независимости, 68-2, 2200072, г. Минск

Irina I. Filatova – Ph. D. (Phys. and Math.), Leading researcher

68-2, Nezavisimosti Ave., 2200072, Minsk

filatova@presidium.bas-net.byЛюшкевичВ. А.LyushkevichV. A.

Люшкевич Вероника Александровна – науч. сотрудник

пр. Независимости, 68-2, 2200072, г. Минск

Veronika A. Lyushkevich – Researcher

68-2, Nezavisimosti Ave., 2200072, Minsk

verolyu@tut.byИнститут экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН БеларусиV. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут физики им. Б. И. Степанова НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202016052020652191198Copyright © Недведь Е.Л., Калацкая Ж.Н., Ламан Н.А., Минкова В.В., Герасимович К.М., Овчинников И.А., Копылова Н.А., Филатова И.И., Люшкевич В.А., 20202020Недведь Е.Л., Калацкая Ж.Н., Ламан Н.А., Минкова В.В., Герасимович К.М., Овчинников И.А., Копылова Н.А., Филатова И.И., Люшкевич В.А.Nedved H.L., Kalatskaja J.N., Laman N.A., Minkova V.V., Herasimovich K.M., Ovchinnikov I.A., Kopylova N.A., Filatova I.I., Lyushkevich V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/667

Установлено, что обработка семян клевера лугового высокочастотным (ВЧ) электромагнитным полем и ВЧ плазмой, возбуждаемой на частоте 5,28 МГц при давлении 200 Па, оказывает стимулирующее действие как на прорастание семян, так и на рост и развитие растений, выращенных в лабораторных и полевых условиях. При плазменной обработке длительностью 5 мин наблюдается наибольший эффект – повышение энергии прорастания и всхожести семян, значительное возрастание биомассы побегов и корней. В то же время содержание фенольных соединений и флавоноидов в листьях растений снижается.

It was established that the treatment of clover seeds with radio frequency (RF) electromagnetic field and low pressure (200 Pa) RF plasma excited at a frequency of 5.28 MHz has a stimulating effect both on the germination of seeds and on the growth and development of plants grown in laboratory and field conditions. Plasma treatment for 5 min led to the greatest stimulation of seed germination and germination energy, a significant increase in the biomass of shoots and roots. At the same time, the content of phenolic compounds and flavonoids in plant leaves decreased.

высокочастотное электромагнитное полехолодная плазмапрорастание семянклевер луговойрост и развитие растенийфенольные соединенияфлавоноидыhigh-frequency electromagnetic fieldscold plasmagermination of seedsred clovertotal phenolicsflavonoidsРабота выполнена при финансовой поддержке Государственного комитета по науке и технологиям Республики Беларусь, грант № Ф19ЛИТГ-008.This work was supported by the State Committee on Science and Technology of the Republic of Belarus under grant no. Ф19ЛИТГ-008.ReferencesPietruszewski, S. Magnetic field as a method of improving the quality of sowing material: a review / S. Pietruszewski, E. Martínez // Int. Agrophys. – 2015. – Vol. 29, N 3. – P. 377–389. https://doi.org/10.1515/intag-2015-0044Pietruszewski S., Martínez E. Magnetic field as a method of improving the quality of sowing material: a review. International Agrophysics, 2015, vol. 29, no. 3, pp. 377–389. https://doi.org/10.1515/intag-2015-0044Plant responses to high frequency electromagnetic field / A. Vian [et al.] // BioMed Res. Int. – 2016. – Vol. 2016. – Art. ID 1830262. https://doi.org/10.1155/2016/1830262Vian A., Davies E., Gendraud M., Bonnet P. Plant responses to high frequency electromagnetic field. BioMed Research International, 2016, vol. 2016, art. ID 1830262. https://doi.org/10.1155/2016/1830262Maffei, M. E. Magnetic field effects on plant growth, development, and evolution / M. E. Maffei // Front Plant Sci. – 2014. – Vol. 5. – Art. 445. https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00445Maffei M. E. Magnetic field effects on plant growth, development, and evolution. Frontiers in Plant Science, 2014, vol. 5, art. 445. https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00445Response of perennial woody plants to seed treatment by electromagnetic field and low-temperature plasma / V. Mildaziene [et al.] // Bioelectromagnetics. – 2016. – Vol. 37, N 8. – P. 536–548. https://doi.org/10.1002/bem.22003Mildaziene V., Pauzaite G., Malakauskiene A., Zukiene R., Nauciene Z., Filatova I., Azharonok V., Lyushkevich V. Response of perennial woody plants to seed treatment by electromagnetic field and low-temperature plasma. Bioelectromagnetics, 2016, vol. 37, no. 8, pp. 536–548. https://doi.org/10.1002/bem.22003Влияние плазменно-радиоволновой обработки семян кукурузы и последующего их хранения в неблагоприятных условиях на физиолого-биохимические особенности проростков / Ж. Н. Калацкая [и др.] // Вес. Нац. aкад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2018. – Т. 63, № 1. – С. 7‒19.Kalatskaja J. N., Laman N. A., Filatova I. I., Frolova T. V., Lyushkevich V. A., Chubrik N. I., Goncharik S. V. Influence of plasma and radio-wave treatment of corn seeds and their storage in adverse conditions on physiological and biochemical characteristics of seedlings. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series, 2018, vol. 63, no. 1, pp. 7‒19 (in Russian).Pre-sowing treatment with cold plasma and electromagnetic field increases secondary metabolite content in purple coneflower (Echinacea purpurea) leaves / V. Mildaziene [et al.] // Plasma Process. Polym. – 2017. – Vol. 15, N 2. – P. 1700059. https://doi.org/10.1002/ppap.201700059Mildaziene V., Pauzaite G., Naucienė Z., Malakauskiene A., Zukiene R., Januskaitiene I., Jakstas V., Ivanauskas L., Filatova I., Lyushkevich V. Pre-sowing treatment with cold plasma and electromagnetic field increases secondary metabolite content in purple coneflower (Echinacea purpurea) leaves. Plasma Processes and Polymers, 2017, vol. 15, no. 2, p. 1700059. https://doi.org/10.1002/ppap.201700059Effect of UV-C radiation, ultra-sonication electromagnetic field and microwaves on changes in polyphenolic compounds in chokeberry (Aronia melanospora) / T. Cebulak [et al.]. // Molecules. – 2017. – Vol. 22, N 7. – P. 1161. https://doi.org/10.3390/molecules22071161Cebulak T., Oszmiański J., Kapusta I., Lachowicz S. Effect of UV-C radiation, ultra-sonication electromagnetic field and microwaves on changes in polyphenolic compounds in chokeberry (Aronia melanospora). Molecules, 2017, vol. 22, no. 7, p. 1161. https://doi.org/10.3390/molecules22071161Влияние режимов воздействия плазмы высокочастотного емкостного разряда на стимуляцию всхожести и фитосанитарное состояние семян / И. И. Филатова [и др.] // Журн. прикл. спектроскопии. – 2014. – Т. 81, № 2. – С. 256–262.Filatova I. I., Azharonok V. V., Goncharik S. V., Lushkevich V. A., Zhukovsky A. G., Gadzhieva G. I. Effect of Rf plasma treatment on the germination and phytosanitary state of seeds. Journal of Applied Spectroscopy, 2014, vol. 81, no. 2, pp. 250–256. https://doi.org/10.1007/s10812-014-9918-5Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести : ГОСТ 12038-84, введ. 01.07.86 до 01.07.91. – М. : Изд-во стандартов, 1985. – 55 с.State Standard 12038-84. Seeds of crops. Germination determination methods. Moscow, Publishing house of standards, 1985. 55 p. (in Russian).Алексейчук, Г. Н. Физиологическое качество семян сельскохозяйственных культур и методы его оценки / Г. Н. Алексейчук, Н. А. Ламан. – Минск : Право и экономика, 2005. – 48 с.Alekseichuk G. N., Laman N. A. Physiological quality of seeds of crops and methods for its assessment. Minsk, Pravo i ekonomika Publ., 2005. 48 p. (in Russian).Ladonne, F. Relationship between standard germination test, conductivity test and field emergence of pea seeds / F. Ladonne // Acta Horticulturae. – 1989. – Vol. 253. – P. 153–162. https://doi.org/10.17660/actahortic.1989.253.16Ladonne F. Relationship between standard germination test, conductivity test and field emergence of pea seeds. Acta Horticulturae, 1989, vol. 253, pp. 153–162. https://doi.org/10.17660/actahortic.1989.253.16Buckwheat – the source of antioxidant activity in functional foods / M. Holasova [et al.] // Food Res. Int. – 2002. – Vol. 35, N 2–3. – P. 207–211. https://doi.org/10.1016/s0963-9969(01)00185-5Holasova M., Fiedlerova V., Smrcinova H., Orsak M., Lachman J., Vavreinova S. Buckwheat – the source of antioxidant activity in functional foods. Food Research International, 2002, vol. 35, no. 2–3, pp. 207–211. https://doi.org/10.1016/s0963-9969(01)00185-5Мальцева, Е. М. Количественное определение суммарного содержания флавоноидов в траве кровохлебки лекарственной / Е. М. Мальцева, Н. О. Егорова, И. Н. Егорова // Вестн. Урал. мед. акад. науки. – 2011. – № 3–1. – С. 68–69.Mal’tseva E. M., Egorova N. O., Egorova I. N. Quantitative determination of the total content of flavonoids in the herb of Sanguisorba officinalis L. Vestnik Ural’skoi meditsinskoi akademicheskoi nauki [Bulletin of the Ural medical academic science], 2011, no. 3–1, pp. 68–69 (in Russian).Шлык, А. А. Определение хлорофилла и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев / А. А. Шлык // Биохимические методы в физиологии растений / отв. ред. О. А. Павлинова. – М., 1971. – С. 154–170.Shlyk A. A. Determination of chlorophyll and carotenoids in green leaf extracts. Biokhimicheskie metody v fiziologii rastenii [Biochemical methods in plant physiology]. Moscow, 1971, pp. 154–170 (in Russian).Grantz, S. A. Primer of Biostatistics / S. A. Grantz. – 7th ed. – New York : McGraw-Hill, 2011. – 320 p.Grantz S. A. Primer of biostatistics. 7th ed. New York, McGraw-Hill, 2011. 320 p.Новоселова, А. С. Селекция и семеноводство клевера / А. С. Новоселова. – М. : Агропромиздат, 1986. – 200 с.Novoselova A. S. Selection and seed production of clover. Moscow, Agropromizdat Publ., 1986. 200 p. (in Russian).Treatment of common Sunfower (Helianthus annus L.) seeds with radio-frequency electromagnetic field and cold plasma induces changes in seed phytohormone balance, seedling development and leaf protein expression / V. Mildažienė [et al.] // Sci. Reports. – 2019. – Vol. 9, N 1. – Art. 6437. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42893-5Mildažienė V., Aleknavičiūtė V., Žūkienė R., Paužaitė G., Naučienė Z., Filatova I., Lyushkevich V., Haimi P., Tamošiūnė I., Baniulis D. Treatment of common Sunfower (Helianthus annus L.) seeds with radio-frequency electromagnetic field and cold plasma induces changes in seed phytohormone balance, seedling development and leaf protein expression. Scientific Reports, 2019, vol. 9, no. 1, art. 6437. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42893-5Stamp, N. Can the growth-differentiation balance hypothesis be tested rigorously? / N. Stamp // Oikos. – 2004. – Vol. 107, N 2. – P. 439–448. https://doi.org/10.1111/j.0030-1299.2004.12039.xStamp N. Can the growth-differentiation balance hypothesis be tested rigorously? Oikos, vol. 107, no. 2, pp. 439–448. https://doi.org/10.1111/j.0030-1299.2004.12039.xNitrogen availability alters flavonoid accumulation in Cyclocarya paliurus via the effects on the internal carbon/ nitrogen balance / B. Deng [et al.]. // Sci. Reports. – 2019. – Vol. 9, N 1. – Art. 2370. https://doi.org/10.1038/s41598-019-38837-8Deng B., Li Y., Xu D., Ye Q., Liu G. Nitrogen availability alters flavonoid accumulation in Cyclocarya paliurus via the effects on the internal carbon/nitrogen balance. Scientific Reports, 2019, vol. 9, no. 1, art. 2370. https://doi.org/10.1038/s41598-019-38837-8Nitrogen, phosphorus, and potassium effects on biomass yield and flavonoid content of American skullcap (Scutellaria lateriflora) / S. Shiwakoti [et al.] // J. Plant Nutr. – 2016. – Vol. 39, N 9. – P. 1240–1249. ttps://doi.org/10.1080/01904167.2015.1050509Shiwakoti S., Shannon D. A., Wood C. W., Joshee N., Rimando A., Lawrence K. S., Kemppainen B. Nitrogen, phosphorus, and potassium effects on biomass yield and flavonoid content of American skullcap (Scutellaria lateriflora). Journal of Plant Nutrition, 2016, vol. 39, no. 9, pp. 1240–1249. ttps://doi.org/10.1080/01904167.2015.1050509Genotype×environment analysis of flavonoid accumulation and morphology in white clover under contrasting field conditions / W. L. Ballizany [et al.] // Field Crop Res. – 2012. – Vol. 128. – P. 156–166. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2011.12.006Ballizany W. L., Hofmann R. W., Jahufer M. Z. Z., Barrett B. A. Genotype×environment analysis of flavonoid accumulation and morphology in white clover under contrasting field conditions. Field Crops Research, 2012, vol. 128, pp. 156–166. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2011.12.006Hofmann, R. W. Tradeoff between biomass and flavonoid accumulation in white clover reflects contrasting plant strategies / R. W. Hofmann, M. Z. Z. Jahufer // PloS ONE. – 2011. – Vol. 6, N 4. – P. e18949. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018949Hofmann R. W., Jahufer M. Z. Z. Tradeoff between biomass and flavonoid accumulation in white clover reflects contrasting plant strategies. PloS ONE, 2011, vol. 6, no. 4, p. e18949. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018949

The authors declare that there are no conflicts of interest present.