אגרוטק וננו-טכנולוגיה: טיפול פלזמה לזרעים לשיפור היבול

ענפי תעשייה מסורתיים מאמצים טכנולוגיות מתקדמות בקצב גובר והולך. כך גם ענף החקלאות המיישם פיתוחים טכנולוגיים מתחום הביו-טכנולוגיה, הננו-טכנולוגיה, רובוטיקה, והכימיה. אחד הפתרונות החדשניים ביותר בתחום, המוצע ביישום ייחודי בטכנולוגיה מוגנת פטנט, פרי פיתוח ממושך של ד”ר שיבי דרורי ופרופסור אדוארד בורמשנקו, מאוניברסיטת אריאל, הוא טיפול פלזמה בזרעים לשיפור תפוקות הצמח, הגברת מאסה ירוקה, הפחתת עובש, חיידקים ונגיפים, שיפור הציפוי של הזרע, חיטוי, פריימינג, הגברת שיעור ואחידות הנביטה ועוד.

טיפול פלסמה לזרעים לשיפור התוצרת החקלאית. צילום: Pixabay
טיפול פלסמה לזרעים לשיפור התוצרת החקלאית. צילום: Pixabay

כיום מוצעים פתרונות המעניקים פתרונות שונים לחקלאים לשיפור תפוקות בצמחים. שימוש בזרעים מושבחים באיכות גבוהה, תוספת חומרים מזינים, שיפור גנטי, ביוסטימולנטים ודשנים ביולוגיים, שימוש בכלי חקלאות מדויקת, ביג דאטה ובינה מלאכותית כולל ניהול השקיה, ניהול בריאות הקרקע והדברה, שינוי גידולים, מיכון משופר, חקלאות אקלימית חכמה, טכנולוגיות לגידולים בחממות וניטור סביבתי ועוד. ואולם לחלק מהטכנולוגיות יש חסרונות כמו השלכות שינוי גנטי, מחיר יקר, סרבול תהליכי ההנבטה, זיהום הזרעים והנבטים, הכבדה על הקרקע בשקיעת חומרים כימיים מהזרע, השפעה על מי התהום והקרקע, פגיעה באקו-סיסטם ועוד.

אגרו-טק וטכנולוגיות מתקדמות

כלים טכנולוגיים ייחודיים מציעים כיום פתרונות נוספים וחלופיים לקיימים. כך, פתרונות חדשניים כמו פלזמה לטיפול בזרעים מונעת מהמגדלים את הנזקים והחסרונות הללו ונוספים. ובנוסף, טיפול זה מוצע להגברת התפוקות מעבר למה שכבר כיום מושג באמצעים אלה. כלומר מגדלים המעוניינים להמשיך להשתמש בטכנולוגיות מזהמות, מורכבות , לרכוש זרעים יקרים במיוחד או כאלה שעברו פריימינג, עדיין יוכלו להשתמש בטיפול פלסמה לזרעים זה להגביר את תפוקות היבול שלהם בשיפור המאסה הירוקה, הפחתת המזיקים, העובש, הגברת שיעור וקצב הנביטה ללא שינויים גנטיים, ללא תוספת חומרים כימיים ובעלות סבירה.

טכנולוגיות שונות משמשות כדי לשפר את תוצאות הנביטה, הגידול, ההשקיה, העיבוד, של זרעים, שתילים וצמחים בחקלאות המודרנית. שינוי גנטי מאפשר הוספת תכונות רצויות כגון עמידות למחלות ולבצורת. טכניקות אחרות מייעלות את הנביטה על ידי טבילת הזרעים בחומרים סופחי לחות . ציפוי זרעים מעניק שכבת הגנה המכילה חומרים מועילים לצמח ומשמרת אותו לזמן אחסון ממושך. ביו-סטימולנטים ממריצים את הצמיחה וההתפתחות של צמחים. דשנים בשחרור מבוקר מספקים אספקה קבועה של חומרים מזינים. חומרי חיסון מיקרוביאליים מסייעים לשיפורים נוספים של היבולים. הידרופוניקה ואירופוניקה מאפשרות טיפוח ללא אדמה עם בקרת חומרי הזנה מדויקת. חישה מרחוק וניתוח נתונים מספקים תובנות חשובות לניטור בריאות היבול ואופטימיזציה של שיטות עיבוד הקרקע, הגידול והקציר. טכנולוגיות אלו תורמות ביחד לשיפור איכות הזרעים, שיעורי הנביטה, ביצועי הצמיחה ותפוקת היבול. ואולם כאמור, לטכנולוגיות כאלה ואחרות יש חסרונות שונים.

טיפול בפלזמה של זרעים מתייחס ליישום טכנולוגיית פלזמה לשיפור איכות הזרעים ולשיפור קצב ושיעור הצמיחה והתפוקות של הצמח. פלזמה (פלסמה PLASMA), המכונה לעתים קרובות המצב הרביעי של החומר, היא גז מיונן המורכב מחלקיקים בעלי מטען חיובי ושלילי. הטיפול בפלזמה של זרעים כולל חשיפתם לפלזמה בטמפרטורה נמוכה שנוצרת בטכניקות שונות, כגון סילוני פלזמה בלחץ אטמוספרי או פריקות מחסום דיאלקטרי.

טיפול פלזמה לזרעים לשיפור היבול

תהליך הטיפול בפלזמה, בטכנולוגיה ייחודית מוגנת פטנט זו, מציע מספר יתרונות פוטנציאליים עבור זרעים וצמחים:

  • הגברת המאסה הירוקה: טיפול פלסמה בזרעים מסייע לצמיחה מוגברת של שתילים, הגברת התכולות של החומרים בעלים ובגבעול, והעלאת כמות המאסה הירוקה של הצמח. טיפול בפלזמה מעורר את הצמיחה וההתפתחות של שתילים. זה בתורו מסייע להפעלת תהליכים שונים, המעורבים בתהליכי גידול צמחים, משפר את ספיגת חומרי הזנה ומשפר את התפתחות השורשים, וכתוצאה מכך לשתילים חזקים ואיכותיים יותר.
  • שיפור קליטת חומרי הזנה מהקרקע: טיפול בפלזמה מסייע להגברת הזמינות והספיגה של חומרים מזינים חיוניים על ידי זרעים וצמחים מן המצע שעליו הם גדלים. הטיפול מגביר באופן ייחודי את חדירותו של הזרע לחומרי הזנה ומים ועשוי לעורר שחרור של חומרים מעודדי צמיחה, כגון פיטו-הורמונים המועילים לכך.
  • שיפור שיעור, קצב ואחידות נביטת זרעים: הטיפול בפלזמה הוכח כמשפר את שיעור הזרעים הנובטים, את אחידות הנביטה וכן ומאיץ את תהליך הנביטה. טיפול זה מסייע לשיפור הפעילות המטבולית של זרעים, מקדם ספיחת מים ושובר את תרדמת הזרעים, מה שמוביל לשיפור ביצועי הנביטה.
  • עמידות ללחצים א-ביוטיים: טיפול הפלזמה מגביר את הסבילות של צמחים ללחצים אביוטיים שונים, כולל בצורת, מליחות וטמפרטורה. הטיפול משפיע על גורמים מגוונים ומעורר לעיתים גנים הקשורים ללחץ ומעורר סינתזה של חלבונים המגיבים ללחץ, מגביר את ספיחת הנוזלים ומשפר את עמידות הצמח לתנאי סביבה שליליים. ובמיוחד עמידות במשטר השקיה לא סדיר, בצורת ומיעוט משקעים: טיפול פלזמתי ייחודי זה מסייע לזרע לספיחת נוזלים ולהגברת עמידותו בסביבה מועטת משקעים.
  • חיטוי כנגד פתוגנים: טיפול בפלזמה מסייע לקטול ביעילות פתוגנים שונים הנמצאים על פני הזרע, כולל חיידקים, פטריות, וירוסים ונמטודות. חיטוי פלזמתי זה עוזר למנוע מחלות הנישאות בזרעים ומקדם התפתחות של שתילים בריאים יותר.

פיתוחים טכנולוגיים שונים מציעים שיפורים בתחום החקלאות להגברת ושיפור התוצרת החקלאית. בפרט טיפול פלזמה בזרעים מציע יתרונות יחודיים של טיפול שאינו כימי, ידידותי לסביבה, לא גנטי לשיפור בהגברת המאסה הירוקה באופן משמעותי, העלאת תפוקות היבול, צמצום פטריות, עובש, וירוסים וחיידקים, שיפור הציפוי של הזרע, פריימינג, שיפור קצב, שיעור ואחידות נביטה ועוד.

מאת: ד”ר לביא סיגמן. לביא משמש כמנהל במיזם ייחודי המציע טיפול פלזמתי מוגן פטנט לזרעים להשבחת תוצרת חקלאית . ד”ר לביא סיגמן הינו מנהל ויועץ בחברות בתחומי Deep-Tech; אגרו-טק, ביו-מד, וננו-טכנולוגיה.

מקורות

  1. Yekaterina Shapira, Edward Bormashenko, Elyashiv Drori, (2019). Pre-germination plasma treatment of seeds does not alter cotyledon DNA structure, nor phenotype and phenology of tomato and pepper plants,
    Biochemical and Biophysical Research Communications, Volume 519, Issue 3, 2019, Pages 512-517.
  2. Meier, Anne & Essumang, Deborah & Hummerick, Mary & Johnson, Christina & Kruger, Mirielle & Massa, Gioia & Engeling, Kenneth. (2021). Reviewing Plasma Seed Treatments for Advancing Agriculture Applications on Earth and Into the Final Frontier. Gravitational and Space Research. 9. 133-158. 10.2478/gsr-2021-0011.
  3. Waskow, Alexandra & Howling, A.A. & Furno, I.. (2021). Mechanisms of Plasma-Seed Treatments as a Potential Seed Processing Technology. Frontiers in Physics. 9. 617345. 10.3389/fphy.2021.617345.
  4. Ranieri, PSponsel, NKizer, J, et al. Plasma agriculture: Review from the perspective of the plant and its ecosystemPlasma Process Polym202118:2000162. https://doi.org/10.1002/ppap.202000162