병원성 미생물이 유발하는 질병 스트레스는 지구 온난화로 인해 현재 증가하고 있는 것으로 보인다. 식물 질병 방제를 위한 기존 기술들은 효율성, 환경 안전성, 그리고 경제적 비용 측면에서 종종 한계를 드러내 왔다. 효율성과 안전성의 향상이 고도로 요구된다. 비열(非熱) 대기압 플라즈마는 다수의 연구에서 식물 병원성 미생물을 효율적이고 환경적으로 안전하게 제어하기 위한 대안 도구로서의 잠재력을 보여 주었으며, 본 검토에서는 이를 개관한다. 실험실 조건에서 다양한 플라즈마 소스를 이용한 식물 병원성 세균 및 진균 세포의 효율적인 불활성화가 빈번히 보고되었다. 또한 플라즈마 처리수는 항균 활성을 나타낸다. 플라즈마 및 플라즈마 처리수는 식물, 과일, 종자의 오염 제거 및 소독에 있어 광범위한 효율을 보이며, 이는 플라즈마 처리의 결과가 플라즈마와 식물 조직 사이의 미세환경, 예컨대 표면 구조 및 특성, 항산화 시스템, 그리고 식물의 표면 화학 등에 의해 유의하게 영향을 받을 수 있음을 시사한다. 오염 제거 및 소독의 효율과 그 기반 메커니즘에 대해서는 보다 집중적인 연구가 필요하다. 최근에는 플라즈마에 의해 병원체에 대한 식물의 내성 또는 저항성을 유도하는 것(일명 “플라즈마 백신”)이 새로운 연구 분야로 부상하고 있으며, 해당 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

종자 발아에 대한 플라즈마의 효과가 축적되고 있음에도 불구하고, 플라즈마 작용의 기전은 보다 광범위한 연구가 필요하다. 이전 연구에서 우리는 고전압 나노초 펄스 플라즈마가 시금치 종자의 발아 및 후속 유묘 생장을 향상시키는 것을 관찰하였다. 후속 연구로서, 플라즈마 처리 후 종자에서의 물리화학적, 생화학적, 분자적 변화를 조사하였으며, 플라즈마가 종자 발아에 미치는 자극 효과의 기전(들)을 규명하기 위해 초기 발아 단계를 중심으로 살펴보았다. 고전압 나노초 펄스 플라즈마(1회) 노출 종자에서 주된 원근(radicle)은 대조군 종자보다 약간 더 빠르게 발출하였다. 또한, 종자 표면의 친수성은 고전압 나노초 펄스 플라즈마(1회) 처리 후 유의하게 증가하였다. 그러나 플라즈마 처리 종자에서의 수분 흡수는 매우 미세한 수준의 증가만이 관찰되었다. 종자 종피(chloroform) 추출물에 대한 라만 및 FTIR 분광 분석 결과, 플라즈마 처리 종자 표면에서 유의한 화학적 침식은 나타나지 않았다. 이는 종자에서의 극적인 수분 흡수 증가가 없기 때문일 수 있다. 플라즈마 처리 종자 내부에서의 GA(지베렐린) 호르몬 수준과 전분 가수분해는 24시간 이내에 유의하게 증가하였다. 종합하면, 본 연구 결과는 고전압 나노초 펄스 플라즈마가 종자 표면의 친수성을 향상시키는 데 그치지 않고, 종자 내부의 생화학적 및 분자적 과정을 자극하여 배(embryonic) 발달을 향상시킬 수 있음을 시사한다.