PL186593B1

PL186593B1 - Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami bakteryjnymi

Info

Publication number: PL186593B1
Application number: PL97324094A
Authority: PL
Inventors: Henryk Struszczyk; Henryk Pospieszny; Antoni Niekraszewicz; Leszek Orlikowski; Alojzy Urbanowski
Original assignee: Inst Ochrony Roslin; Inst Wlokien Chem
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2004-01-30
Also published as: PL324094A1

Abstract

Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami bakteryjnymi, znamienny tym, że stanowi go żelopodobna wodna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu zawierająca 0,001 - 10% wagowych mikrokrystalicznego polimeru charakteryzującego się średnim ciężarem cząsteczkowym nie niższym niż 2000 daltonów, korzystnie 10000 -300000 daltonów, wskaźnikiem wtórnego pęcznienia nie niższym niż 100%, korzystnie 500 - 2000%, stopniem deacetylacji nie niższym niż 65% korzystnie 70 - 95% i średnim wymiarem cząstek w zakresie 1-100 pm oraz odznaczającego się, przy stężeniu 0,001 -1,0% wagowych w zawiesinie, aktywnością biologiczna inhibitowania rozwoju patogenów bakteryjnych roślin poprzez bezpośrednie oddziaływanie na czynnik chorobotwórczy oraz indukowanie naturalnej odporności roślin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest biopreparat do ochrony roślin przed chorobami bakteryjnymi.

Z publikacji w „Acta Horticulturae”, tom 273, str. 383-389, 1990r. oraz z monografii „Five Blight of Pomoidea”, EUR 12601, str. 273, 1990r. i „Plant Pathogenic Bacteria”, INRA, str. 853-866, 1991r. znany jest szereg substancji i związków chemicznych, takich jak: antybiotyki, wyciągi roślinne, kwasy organiczne, metale ciężkie czy fungicydy, które próbowano stosować, bez widocznego efektu, do ochrony roślin przed bakteriami chorobotwórczymi. Zwalczanie chorób bakteryjnych roślin sprowadza się obecnie do stosowania zabiegów fitosanitarnych oraz stosowania odpornych odmian roślin.

W niektórych przypadkach przeciw chorobom bakteryjnym roślin stosuje się wybiórczo sole miedzi oraz antybiotyki, takie jak: streptomecyna czy kasugamycin. Wszystkie te preparaty działają zapobiegawczo i powinny być stosowane przed wystąpieniem infekcji bakteryjnej, przy czym żaden z nich nie daje pełnej skuteczności w dawkach bezpiecznych dla środowiska. Preparaty te najczęściej oddziaływują bezpośrednio na bakterie. Jedynie preparaty oparte na solach miedzi mogą w pewnym stopniu indukować odporność roślin. Znane substancje do ochrony roślin przed chorobami bakteryjnymi mają szereg wad, między innymi nie są efektywne w działaniu, nie mogą być stosowane na szerokim kręgu roślin, nie są bezpieczne dla środowiska, indukują odporność patogenów, a ponadto nie indukują naturalnej odporności roślin.

Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami bakteryjnymi według wynalazku stanowi żelopodobna wodna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu zawierająca 0,001-10% wagowych mikrokrystalicznego polimeru charakteryzującego się średnim ciężarem cząsteczkowym nie niższym niż 2000 daltonów, korzystnie 10000-300000 daltonów, wskaźnikiem wtórnego pęcznienia nie niższym niż 100%, korzystnie 500-2000%, stopniem deacetylacji nie niższym niż 65%, korzystnie 70-95%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 1-100 pm i odznaczającego się, przy stężeniu wynoszącym 0,001-1,0% wagowych w zawiesinie, aktywnością biologiczną inhibitowania rozwoju patogenów bakteryjnych roślin poprzez bezpośrednie oddziaływanie na czynnik chorobotwórczy oraz indukowanie naturalnej odporności roślin.

Biopreparat według wynalazku należy do nowej grupy biocydów charakteryzujących się, obok bezpośredniego oddziaływania na bakterie, indukowaniem naturalnej odporności roślin na patogeny bakteryjne. Stosowanie biopreparatu prowadzi do istotnego inhibitowania infekcji szeregu szczepów bakterii, rzędu 50-100%, w stosunku do kontroli.

Biopreparat według wynalazku spełnia nieomal wszystkie wymagania idealnego bakteriocydu. Jest możliwy do stosowania na szerokim kręgu roślin oraz jest całkowicie bezpieczny dla środowiska, zwierząt i ludzi. Biopreparat nie indukuje odporności patogenów bakteryjnych, natomiast w istotnym stopniu indukuje odporność roślin. Stosowanie w ochronie roślin

186 593 biopreparatu pozwala na wyeliminowanie skażenia środowiska z uwagi na jego naturalne pochodzenie i całkowitą biodegradowalność. Biodegradacja preparatu, który stanowi żelopodobna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu, następuje między innymi w wyniku oddziaływania enzymów występujących w roślinie lub w glebie do mało cząsteczkowych oligomerów o różnym stopniu polimeryzacji, odznaczających się określoną aktywnością przeciwbakteryjną. Równocześnie mikrokrystaliczny chitozan stanowi naturalny elicitor indukujący naturalną odporność organizmu rośliny na patogenne bakterie. Właściwości przeciwbakteryjne mikrokrystalicznego chitozanu uzależnione są od jego struktury, a zwłaszcza od jego ciężaru cząsteczkowego. Optymalne działanie biopreparatu jako elicitora występuje przy średnim ciężarze cząsteczkowym mikrokrystalicznego chitozanu wynoszącym 10000-300000 daltonów.

Biopreparat jest całkowicie bezpieczny dla środowiska, zwierząt i ludzi przy bardzo dużej skuteczności w zwalczaniu groźnych patogenów. Rośliny i ich owoce mogą być użytkowane już po kilku dniach od zastosowania biopreparatu, bowiem nie ma ryzyka, iż na liściach, korzeniach czy owocach pozostały szkodliwe związki.

Zaletą biopreparatu jest także jego forma użytkowa w postaci żelopodobnej wodnej zawiesiny zdolnej do mieszania z każdą ilością wody oraz nie powodującej, w wyniku jej stosowania, efektu fitotoksycznego na roślinie. Jednocześnie efektywne stężenie biopreparatu wynosi od 0,001 do 1% wagowego mikrokrystalicznego polimeru, co gwarantuje efektywność ekonomicznąjego stosowania.

Biopreparat według wynalazku znajduje zastosowanie do ochrony roślin przed szeroką gamą patogenów bakteryjnych.

Biopreparat według wynalazku ilustrują bliżej podane przykłady wykonania nie ograniczając jego zakresu.

Przykład I. Mikrokrystaliczny chitozan (MKCh) w postaci żelopodobnej zawiesiny charakteryzujący się stopniem deacetylacji SD = 85,6%, wskaźnikiem wtórnego pęcznienia WRV w zakresie 810 do 1300%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 10-20 pm, średnim ciężarem cząsteczkowym Mv równym: 26000, 79000, 110000, 230000, 480000 daltonów (tabela 1) i stężeniem polimeru wynoszącym 3% wagowych, rozcieńczano wodą w drodze intensywnego mieszania w czasie 10 min. z prędkością 200 obr/min dla uzyskania biopreparatów o różnych stężeniach polimeru. Przeciwbakteryjną aktywność mikrokrystalicznego chitozanu oceniano poprzez jego wpływ na wzrost in vitro bakterii Clavibacter michiganese subsp. michiganese (Cmm) i Escherichia coli (Ec). Najniższe stężenie zawiesiny biopreparatu (MlC) inhibitujące wzrost badanych bakterii fitopatogenicznych oznaczano na płytkach agarowo-agarozowych zawierających kulturę bakterii, na które nanoszono badane biopreparaty o różnych stężeniach i inkubowano w czasie 48 godzin w temperaturze 37°C. W tabeli 1 przedstawiono wpływ mikrokrystalicznego chitozanu i dla porównania olioaminosacharydó w o ciężarze cząsteczkowym nie wyższym niż 2000 daltonów na wzrost bakterii in vitro.

Tabela 1

Chitozan	Mv dalton	MIC %
Cmm	Ec
Oligomery	<2000	1,0*	1,0*
MKCh	26000	0,1	0,2
MKCh	79000	0,2	0,3
MKCh	110000	0,2	0,3
MKCh	230000	0,5	0,5
MKCh	480000	0,5	0,5

186 593

Oligoaminosacharydy nie inhibitują wzrostu testowanych bakterii, natomiast najwyższa inhibicja wzrostu występuje dla mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym w zakresie 26000-110000 daltonów.

Przykład II. Mikrokrystaliczny chitozan (MKCh) w postaci żelopodobnej zawiesiny charakteryzujący_się SD = 85,6%, WRV w zakresie 810 do 1300%, średnim wymiarem cząstek 10-20 pm, Mv: powyżej 300000 daltonów, w zakresie 130000-300000, w zakresie 50000-130000, poniżej 50000 i poniżej 2000 daltonów (tabela 2) oraz stężeniem polimeru wynoszącym 3% wagowych poddano testowaniu uwzględniając dodatkowo bakterię ze szczepu Erwinia carotovora subsp. casotovora (Ecc). W tabeli 2 przedstawiono efektywność inhibicji wzrostu bakterii przez mikrokrystaliczny chitozan stosowany in vitro.

Tabela 2

Mv dalton	Efektywność inhibicji wzrostu
Cmm	Ecc	Ec
> 300000		-	-
130000-300000	+	+	+
50000 - 130000	++	++	++
< 50000	+	+	+
<2000	-	-	-

gdzie : - - nieefektywny, + - efektywny, + + - duża efektywność

Przykład III. Mikrokrystaliczny chitozan (MKCh) w postaci żelopodobnej wodnej zawiesiny charakteryzujący się SD = 85%, średnim ciężarem cząsteczkowym 50000 daltonów i 200000 daltonów oraz stężeniem polimeru wynoszącym 0,1% wag. zastosowano do ochrony roślin pomidora przed bakterią Pseudomonas syringaepv. tomato (Pst). Rośliny pomidora w stadium rozwiniętych 2 par liści opryskiwano zawiesiną mikrokrystalicznego chitozanu, a po 24 godzinach infekowano je zawiesiną bakteryjną przez opryskiwanie. Zainfekowane rośliny umieszczono w mokrej komorze, w której przebywały 5 dni w temperaturze 25°C. Inhibicje infekcji bakteryjnej szacowano przez porównanie liczby plam nekrotycznych powodowanych przez Pst na roślinach pomidora traktowanych i nietraktowanych chitozanem. MKCh inhibitował infekcje bakteryjne na pomidorach średnio w 60%. W tabeli 3 przedstawiono wpływ mikrokrystalicznego chitozanu na infekcje roślin pomidora przed Pseudomonas syringae pv. tomato. Biorąc pod uwagę fakt, że MKCh w stężeniu od 0,1 do 0,5% wag. nie inhibitował wzrostu Pst in vitro, można uważać, że inhibicja infekcji bakteryjnej MKCh jest wynikiem indukcji odporności roślin przeciw infekcji. Podobne zjawisko występuje w przypadku oligomerów chitozanu, które nie inhibitowały wzrostu bakterii in vitro, ale inhibitowały infekcje bakteryjne.

Tabela 3

Chitozan	Inhibicja
wzrostu bakterii (MIC)	infekcyjności (%)
MKCh 50000 daltonów	0,3	60
MKCh 200000 daltonów	0,5	55
Oligomery chitozanu	1,0	60

Przykład IV. Mikrokrystaliczny chitozan o właściwościach jak w przykładzie III badano pod kątem wpływu na infekcję roślin fasoli przez bakterie Pseudomonas syringae pv. phoseolicola. Rośliny fasoli w stadium pierwszej, rozwiniętej pary liści opryskiwano zawiesinami MKCh o stężeniu 0,1% wag. na 24 godziny przed infekcją bakteryjną. Inhibicję infek186 593 cji bakteryjnej oceniano z porównania liczby roślin porażonych systemicznie przez bakterię, traktowanych i nietraktowanych chitozanem. W tabeli 4 przedstawiono wpływ MKCh na infekcję roślin fasoli przez Pseudomonas syringae pv. phoseolicola.

Tabela 4

Chitozan	Inhibicja
wzrostu bakterii (MIC)	infekcyjności (%)
MKCh 50000 daltonów	0,3	55
MKCh 200000 daltonów	0,5	50
Oligomery chitozanu	1,0	55

186 593

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami bakteryjnymi, znamienny tym, że stanowi go żelopodobna wodna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu zawierająca 0,001 10% wagowych mikrokrystalicznego polimeru charakteryzującego się średnim ciężarem cząsteczkowym nie niższym niż 2000 daltonów, korzystnie 10000 -300000 daltonów, wskaźnikiem wtórnego pęcznienia nie niższym niż 100%, korzystnie 500 - 2000%, stopniem deacetylacji nie niższym niż 65% korzystnie 70 - 95% i średnim wymiarem cząstek w zakresie 1-100 pm oraz odznaczającego się, przy stężeniu 0,001 -1,0% wagowych w zawiesinie, aktywnością biologiczną inhibitowania rozwoju patogenów bakteryjnych roślin poprzez bezpośrednie oddziaływanie na czynnik chorobotwórczy oraz indukowanie naturalnej odporności roślin.