Nowe rozwiązanie na bazie polisacharydów chroniące ziemniaki przed szkodliwymi bakteriami

Przełom w ochronie ziemniaków: rosyjscy naukowcy opracowują nowe rozwiązanie bio-nano

Zespół syberyjskich badaczy we współpracy z międzynarodowym kolektywem naukowym opracował innowacyjną metodę ochrony ziemniaków przed chorobami bakteryjnymi. Nowe rozwiązanie oparte na nanocząsteczkach selenu i polisacharydzie pochodzącym z modrzewia skutecznie zwalcza czarną nóżkę i zgniliznę pierścieniową, a także stymuluje wzrost roślin. Wyniki tego przełomowego badania zostały opublikowane w Rośliny.

Rosnące zagrożenie zakażeniami bakteryjnymi w ziemniakach

Ziemniaki pozostają podstawową uprawą na całym świecie, a Rosja uprawia bulwy na ponad trzech milionach hektarów w 80 regionach. Średnio każdy Rosjanin spożywa około jednego kilograma ziemniaków tygodniowo. Jednak choroby bakteryjne, zaostrzone przez zmiany klimatyczne, stanowią coraz większe zagrożenie dla globalnych plonów.

Naukowcy z Syberyjskiego Uniwersytetu Federalnego (SFU) zauważyli, że bakterie takie jak Pectobacterium karotovorum, która powoduje miękką zgniliznę i czarną nóżkę, Clavibacter sepedonicus, odpowiedzialne za zgniliznę pierścieniową, stają się coraz bardziej agresywne w miarę wzrostu temperatur. Tradycyjne pestycydy okazują się nieskuteczne, ponieważ ich głównym celem są patogeny grzybowe, a nie zakażenia bakteryjne.

Przełomowa innowacja biotechnologiczna

Aby sprostać temu wyzwaniu, naukowcy z Syberyjskiego Instytutu Fizjologii i Biochemii Roślin (SIFIBR) i SFU opracowali nanocząsteczki na bazie selenu połączone z arabinogalaktanem, naturalnym polimerem cukrowym występującym w ścianach komórkowych roślin. Selen, nazwany na cześć greckiej bogini księżyca Selene, jest znanym przeciwutleniaczem, który odgrywa kluczową rolę w ochronie tkanek roślinnych.

Po zastosowaniu na kiełkach ziemniaka te bio-nanozwiązki znacząco redukują więdnięcie liści, co wskazuje na skuteczne tłumienie patogenów bakteryjnych. Zespół badawczy przetestował różne formulacje, w tym kombinacje z manganem i tlenkiem miedzi. Jednak selen okazał się najskuteczniejszy, prawdopodobnie ze względu na jego wysoką aktywność antyoksydacyjną. Bakterie łatwo zużywają arabinogalaktan, ale ostatecznie zostają zatrute przez selen, co sprawia, że ​​związek działa jak „pułapka z przynętą”.

Minimalna dawka, maksymalna ochrona

Profesor Konstantin Krutovsky, jeden z autorów badania, podkreślił, że do skutecznej ochrony wymagane jest jedynie minimalne stężenie nanocząsteczek selenu. Wyższe dawki mogą być potencjalnie toksyczne dla roślin. Co ciekawe, ta formuła wykazuje również obiecujące działanie w walce Phytophthora cactorum, patogen odpowiedzialny za zarazę ziemniaka, która atakuje liczne uprawy owocowe, rośliny ozdobne i drzewa.

Konsekwencje dla przyszłości zrównoważonego rolnictwa

To nowe podejście stanowi znaczący krok w kierunku przyjaznych dla środowiska metod ochrony roślin. W przeciwieństwie do tradycyjnych pestycydów, które mogą szkodzić pożytecznym mikrobom i gromadzić się w ekosystemach, ten bio-nanokompozyt oferuje ukierunkowane i zrównoważone rozwiązanie.

Wspierane przez rosyjskie Ministerstwo Szkolnictwa Wyższego i Nauki, badania te mogą utorować drogę do szerszych zastosowań w ochronie upraw. Dzięki dalszym testom i potencjalnej produkcji komercyjnej, ta innowacja może pomóc rolnikom na całym świecie chronić swoje uprawy ziemniaków przed coraz bardziej agresywnymi zagrożeniami bakteryjnymi.