Influence of electromagnetic field on growth and anatomical of cassava root

Abstract

An electromagnetic field is an electrical energy that occurs in nature. Free charges always influence the evolutionary process of living, which have created a safe and new alternative way to develop crop production. Therefore, the influence of electromagnetic fields on the growth and anatomy of cassava roots was studied. The objectives of this study were to examine the effects of electromagnetic field stimulation, specifically in terms of duration and intensity, on cassava root growth and to analyze the resulting anatomical changes in cassava roots. The study was divided into two experimental types. Experiment 1 focused on the root growth of the cassava cv. Kasetsart 50 at 30 and 60 days under greenhouse conditions. A 5x5 factorial arrangement in a completely randomized design with four replications was employed. Two factors were examined: factor A, representing duration of 0, 15, 30, 45, and 60 minutes, and factor B, representing electromagnetic field levels of 10, 20, 30, 40, and 50 mT. Data were collected on various parameters including total root length, total root surface area (cm²), root length/volume ratio (cm/m³), root volume (cm³), number of root tips, average root diameter (mm), root width (cm), and root surface area (cm²). The study’s results indicated that both the duration and intensity of electromagnetic field exposure significantly enhanced various traits of cassava root growth. Specifically, the combined effect of a 45-minute duration and an electromagnetic field intensity of 40 mT yielded the most favorable outcomes. These optimal conditions resulted in notable improvements in several cassava root traits, including the number of root tips, total surface area, root volume, root diameter, and root surface area. For the 60-day growth duration, the combined effects of a 45-minute exposure duration and electromagnetic field intensities of 40 and 50 mT significantly influenced the root traits of cassava cv. Kasetsart 50. Electromagnetic field stimulation at optimal intensity and duration effectively enhanced root development, with duration of 15–45 minutes and electromagnetic field intensities of 40–50 mT yielding the most favorable outcomes in terms of root length, surface area, and root volume. In contrast, extended exposure duration (60 minutes) or lower intensity levels resulted in a reduction in root growth of cassava. Subsequently, determine the optimal duration for the cassava cuttings and the appropriate intensity level of the electromagnetic field to enhance root growth, based on the experimental results obtained using cassava cv. Kasetsart 50 cuttings. These parameters will then be applied in Test 2 to examine the root growth of the Rayong 72 cassava variety at 30 and 60 days in a greenhouse. The experiment employed a 4x3 factorial design, completely randomized, with four replications, consisting of two factors: Factor A (duration) with four levels (0, 15, 30, and 45 minutes) and Factor B (electromagnetic field intensity) with three levels (30, 40, and 50 mT). Data were collected on total root length, total root surface area, root length per volume, root volume, number of root tips, root diameter, root width, and root surface area. The results indicated that a 45-minute exposure to electromagnetic field intensities of 40 and 50 mT significantly influenced total root length, total root surface area, root length per volume, root volume, number of root tips, root diameter, root width, and maximum surface area, compared to control samples without electromagnetic field stimulation. These effects were consistent across both data collection duration and aligned with the 60-day growth period. However, an analysis of the anatomical characteristics of cassava roots indicated that electromagnetic field stimulation led to an increased presence of storage parenchyma and starch grains within the parenchyma tissue, in comparison to cassava roots that were not subjected to such stimulation.

สนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic field) เป็นพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ มีประจุอิสระตลอดเวลา ชักนำให้เกิดอิเล็กตรอนเปลี่ยนระดับพลังงานซึ่งมีอิทธิพลต่อกระบวนการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต จึงเป็นวิธีการที่ปลอดภัยและเป็นทางเลือกใหม่ของการพัฒนาการผลิตพืช จึงนำมาศึกษาอิทธิพลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีต่อการเจริญเติบโตและกายวิภาคของรากมันสำปะหลัง มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาระยะเวลาและระดับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระตุ้นท่อนพันธุ์ที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตและกายวิภาคของรากมันสำปะหลัง โดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 พันธุ์ คือ 1) การทดสอบที่ 1 ศึกษาการเจริญเติบโตของรากมันสำปะหลังพันธุ์เกษตรศาสตร์ 50 ที่ระยะเวลา 30 และ 60 วัน ศึกษาในสภาพโรงเรือน วางแผนการทดลองแบบ 5x5 แฟคทอเรียล แบบสุ่มสมบูรณ์ จำนวน 4 ซ้ำ ประกอบด้วย 2 ปัจจัยในการศึกษา คือ ปัจจัย A เป็นระยะเวลา มี 5 ระยะเวลา คือ 0, 15, 30, 45 และ 60 นาที ปัจจัย B คือ ระดับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า มี 5 ระดับ คือ 10, 20, 30, 40 และ 50 mT เก็บข้อมูลความยาวของรากทั้งหมด พื้นที่ผิวรากทั้งหมด ความยาวของรากต่อปริมาตร ปริมาตรราก จำนวนปลายราก เส้นผ่านศูนย์กลางของราก ความกว้างของราก และพื้นที่ผิวราก ผลการศึกษา พบว่า ระยะเวลาและระดับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มการเจริญเติบโตของรากมันสำปะหลังหลายลักษณะ อิทธิพลร่วมระหว่างระยะเวลาและระดับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ 45 นาทีและ 40 mT ส่งผลทำให้ลักษณะต่างๆ ของมันสำปะหลังดีที่สุด ได้แก่ ลักษณะของจำนวนปลายราก พื้นที่ผิวทั้งหมด ปริมาตรราก เส้นผ่านศูนย์กลางและพื้นที่ผิวราก สำหรับการเจริญเติบโตที่ 60 วัน อิทธิพลร่วมระหว่างระยะเวลา 45 นาที ร่วมกับระดับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ระดับ 40 และ 50 mT ส่งผลให้รากมันสำปะหลังพันธุ์เกษตรศาสตร์ 50 มีการตอบสนองของลักษณะรากทุกลักษณะ โดยการกระตุ้นท่อนพันธุ์มันสำปะหลังด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ระดับความเข้มและเวลาที่เหมาะสมสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของรากได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยระยะเวลา 15-45 นาที ร่วมกับความเข้มสนามแม่เหล็กที่ 40-50 mT ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ทั้งในด้านความยาวราก พื้นที่ผิว และปริมาตรของราก ในขณะที่การกระตุ้นที่เวลานานเกินไป (60 นาที) หรือด้วยระดับความเข้มต่ำส่งผลทำให้มันสำปะหลังมีการเจริญเติบโตของรากที่ลดลง จากนั้นเลือกระยะเวลากระตุ้นท่อนพันธุ์และระดับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เหมาะสมต่อการเร่งการเจริญเติบโตของราก จากผลการทดลองที่ใช้กับท่อนพันธุ์มันสำปะหลังพันธุ์เกษตรศาสตร์ 50 มาทดสอบในการทดสอบที่ 2) ศึกษาการเจริญเติบโตของรากมันสำปะหลังพันธุ์ระยอง 72 ที่ระยะเวลา 30 และ 60 วัน ศึกษาในสภาพโรงเรือน วางแผนการทดลองแบบ 4x3 แฟคทอเรียล แบบสุ่มสมบูรณ์ จำนวน 4 ซ้ำ ประกอบด้วย 2 ปัจจัยในการศึกษา คือ ปัจจัย A เป็นระยะเวลา มี 4 ระยะเวลา คือ 0, 15, 30 และ 45 นาที ปัจจัย B คือ ระดับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า มี 3 ระดับ คือ 30, 40 และ 50 mT เก็บข้อมูลความยาวของรากทั้งหมด พื้นที่ผิวรากทั้งหมด ความยาวของรากต่อปริมาตร ปริมาตรราก จำนวนปลายราก เส้นผ่านศูนย์กลางของราก ความกว้างของราก และพื้นที่ผิวราก ผลการศึกษาพบว่า การกระตุ้นท่อนพันธุ์ที่ระยะเวลา 45 นาทีร่วมกับความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ระดับ 40 และ 50 mT ทำให้รากมันสำปะหลังมีค่าความยาวของรากทั้งหมด พื้นที่ผิวรากทั้งหมด ความยาวของรากต่อปริมาตร ปริมาตรราก จำนวนปลายราก เส้นผ่านศูนย์กลางของราก ความกว้างของราก และพื้นที่ผิวสูงสุดแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เมื่อเทียบกับการไม่ได้กระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ทั้ง 2 ระยะเวลาที่เก็บข้อมูล และเป็นไปในทิศทางเดียวกับระยะเวลาการเจริญเติบโตที่ 60 วัน อย่างไรก็ตาม เมื่อการศึกษาลักษณะทางกายวิภาคของรากมันสำปะหลังพบว่า เนื้อเยื่อ parenchyma รากมันสำปะหลังที่ได้รับการกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า มีการสร้าง storage parenchyma และ starch grain มากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับรากมันสำปะหลังที่ไม่ได้รับการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า