Detection of phytopathogens on cotton seeds and their disinfection using aqueous solutions treated with low-temperature piezoelectric direct discharge plasma

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of low-temperature plasma initiated by a piezoelectric direct discharge on biological and water-containing objects is a promising method for disinfecting planting material and regulating growth. The article shows that plasma-activated water created by this method significantly suppresses the activity of phytopathogens Xanthomonas citri pv. Malvacearum, Verticillium dahlia and Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum on cotton seeds. Phytopathogens were identified using real-time PCR and microscopy. A fluorescent method for detecting these phytopathogens has been developed for the effective use of aqueous solutions treated with low-temperature plasma in field conditions.

About the authors

M. Kh. Ashurov

Institute of Nuclear Physics of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

Email: ashurov49@mail.ru
Ulugbek settlement, Tashkent, Uzbekistan

A. P. Glinushkin

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences; N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: eukmek@gmail.com
Moscow, Russia; Moscow, Russia

D. A. Zakharov

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

L. V. Kolik

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

E. M. Konchekov

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences; Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: rusa@kapella.gpi.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

T. A. Matveeva

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

R. M. Sarimov

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

N. A. Semenova

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

D. A. Serov

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences; Federal Research Center Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences, Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia; Pushchino, Moscow Region, Russia

S. A. Shumeiko

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

D. V. Yanikin

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences; Federal Research Center Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences, Institute of Fundamental Problems of Biology of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia; Pushchino, Moscow Region, Russia

References

  1. Рашидова Д.К., Амантуриев Ш.Б., Рашидова С.Ш. Применение нанополимерных препаратов в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Ташкент: Fan ziyosi, 2023. 254 с.
  2. Konchekov E.M., Gudkova V.V., Burmistrov D.E., Konkova A.S., Zimina M.A. et al. Bacterial decontamination of water-containing objects using piezoelectric direct discharge plasma and plasma jet // Biomolecules. 2024. V. 14. 181.
  3. Konchekov E.M., Kolik L.V., Danilejko Y.K., Belov S.V., Artem’ev K.V. et al. Enhancement of the plant grafting technique with dielectric barrier discharge cold atmospheric plasma and plasma-treated solution // Plants. 2022. V. 11. 1373.
  4. Belov S.V., Danyleiko Y.K., Glinushkin A.P., Kalini- tchenko V.P., Egorov A.V. et al. An activated potassium phosphate fertilizer solution for stimulating the growth of agricultural plants // Front. Phys. 2021. V. 8. 618320.
  5. Ivanov V.E., Usacheva A.M., Chernikov A.V., Bruskov V.I., Gudkov S.V. Formation of long-lived reactive species of blood serum proteins induced by low-intensity irradiation of helium-neon laser and their involvement in the generation of reactive oxygen species // J. Photochem. Photobiol. B. 2017. V. 176. P. 36–43.
  6. Sharapov M.G., Novoselov V.I., Fesenko E.E., Brus- kov V.I., Gudkov S.V. The role of peroxiredoxin 6 in neutralization of X-ray mediated oxidative stress: effects on gene expression, preservation of radiosensitive tissues and postradiation survival of animals // Free Radical Res. 2017. V. 51. № 2. P. 148–166.
  7. Wang X.Q., Allen T.W., Wang H., Peterson D.G., Nichols R.L. et al. Development of a qPCR Protocol to Detect the Cotton Bacterial Blight Pathogen, Xanthomonas citri pv. malvacearum, from Cotton Leaves and Seeds // Plant Disease. 2019. V. 103. № 3. P. 422–429.
  8. Atallah Z.K., Bae J., Jansky S.H., Rouse D.I., Stevenson W.R. Multiplex Real-Time Quantitative PCR to Detect and Quantify Verticillium dahliae Colonization in Potato Lines that Differ in response to Verticillium Wilt // Phytopathology. 2007. V. 97. № 7. P. 865–872.
  9. Abd-Elsalam K.A., Omar M.R., Migheli Q., Nirenberg H.I. Genetic characterization of Fusarium oxy- sporum f. sp. vasinfectum isolates by random amplification of polymorphic DNA (RAPD) and amplified fragment length polymorphism (AFLP) // J. Plant Diseases and Protection. 2004. V. 111. № 6. P. 534–544.
  10. Konchekov E.M., Gusein-zade N., Burmistrov D.E., Kolik L.V., Dorokhov A.S. et al. Advancements in Plasma Agriculture: A Review of Recent Studies // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 20. 15093.
  11. Gudkov S.V., Matveeva T.A., Sarimov R.M., Sima- kin A.V., Stepanova E.V. et al. Optical Methods for the Detection of Plant Pathogens and Diseases (Review) // AgriEngineering. 2023. V. 5. № 4. P. 1789–1812.
  12. Matveeva T.A., Sarimov R.M., Persidskaya O.K., Andreevskaya V.M., Semenova N.A. et al. Application of Fluorescence Spectroscopy for Early Detection of Fungal Infection of Winter Wheat Grains // AgriEngineering. 2024. V. 6. № 3. P. 3137–3158.
  13. Shcherbakov I.A. Current Trends in the Studies of Aqueous Solutions // Phys. Wave Phen. 2022. V. 30. P. 129–134.
  14. Lobyshev V.I. Water as a sensor of weak impacts on biological systems // Biophys. Rev. 2023. V. 15. P. 819–832.
  15. Gorlenko N.P., Laptev B.I., Sarkisov Y.S., Zhuravlev V.A., Sidorenko G.N. et al. The Role of Water and Aqueous Solutions in the Formation of Induction Periods of Hydration and Structure Formation of Cement Stone // Phys. Wave Phen. 2023. V. 31. P. 206–215.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».