Preparat, który skutecznie zwalcza bakterie wywołujące groźne choroby roślin uprawnych, opracowali naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego i Politechniki Wrocławskiej. Rozwiązanie wykorzystuje wodne roztwory prostych soli nieorganicznych aktywowane za pomocą zimnej plazmy atmosferycznej. Preparat może być stosowany przeciwko patogenom odpowiedzialnym m.in. za bakteryjną cętkowatość pomidora, śluzaka warzyw psiankowatych czy czarną zgniliznę kapustowatych.
Technologia uzyskała ochronę patentową Urzędu Patentowego RP, a naukowcy poszukują obecnie partnerów gospodarczych zainteresowanych jej dalszym rozwojem i przygotowaniem preparatu do wprowadzenia na rynek.
Bakteryjne choroby roślin stanowią istotny problem dla rolnictwa, ogrodnictwa i produkcji materiału roślinnego. Infekcje wywołane przez bakterie mogą prowadzić do pogorszenia jakości plonów i poważnych strat produkcyjnych. W przypadku najbardziej niebezpiecznych patogenów konieczne jest ich szybkie wykrycie i podjęcie działań fitosanitarnych, aby ograniczyć ryzyko rozprzestrzeniania się chorób. W skrajnych przypadkach może to oznaczać nawet konieczność likwidacji upraw.
Możliwości bezpośredniego zwalczania bakteryjnych chorób roślin są jednak ograniczone. Dlatego naukowcy poszukują nowych rozwiązań, które skutecznie hamowałyby namnażanie bakterii, a jednocześnie były możliwie proste w produkcji i zastosowaniu oraz bezpieczniejsze dla środowiska.
Takie rozwiązanie opracowali badacze z Uniwersytetu Gdańskiego i Politechniki Wrocławskiej. Opatentowana technologia jest rozwinięciem koncepcji wypracowanej we wcześniejszych badaniach zespołów i wykorzystuje wodne roztwory stosunkowo prostych soli nieorganicznych oraz zimną plazmę atmosferyczną.
Jak powstaje bakteriobójczy preparat?
Odpowiednio przygotowany roztwór wody i soli mineralnej jest przez krótki czas poddawany działaniu plazmy wytworzonej w określonych warunkach. W wyniku tego procesu zmieniają się właściwości roztworu – uzyskuje on zdolność do hamowania namnażania się lub niszczenia bakterii chorobotwórczych.
Co istotne, sama plazma nie jest stosowana bezpośrednio na roślinę. Służy ona do „aktywowania” cieczy, a produktem końcowym jest płynny preparat o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych.
Naukowcy opracowali dwa sposoby wytwarzania roztworów aktywowanych plazmą. W pierwszym określona ilość cieczy znajduje się w zbiorniku i przez krótki czas jest poddawana działaniu plazmy. W drugim roztwór przepływa przez urządzenie, w którym ma kontakt z plazmą. W obu przypadkach uzyskiwany jest preparat zdolny do efektywnego hamowania namnażania bakterii lub niszczenia ich komórek. Badania potwierdziły skuteczność cieczy aktywowanych plazmą wobec bakterii fitopatogennych.
Wynalazek pozwala dobrać zarówno rodzaj soli i jej stężenie, jak i sposób aktywacji w zależności od zwalczanego mikroorganizmu. Antybakteryjne właściwości roztworów postplazmowych wynikają z powstających w efekcie kontaktu plazmy z cieczą reaktywnych form tlenu i azotu o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych.
Substancje te są stosunkowo nietrwałe. Dzięki temu rozwiązanie ma potencjał ograniczenia problemu akumulacji trwałych pozostałości w środowisku, występującego w przypadku części chemicznych środków ochrony roślin.
Preparat przeciwko groźnym chorobom roślin
Opracowane rozwiązanie może być stosowane w walce z często występującymi i niebezpiecznymi patogenami roślin. Należą do nich m.in. Xanthomonas campestris, odpowiedzialna za choroby roślin z rodziny kapustowatych, oraz Ralstonia solanacearum – groźny patogen wielu gatunków roślin, wywołujący m.in. śluzaka ziemniaka.
Preparat jest przeznaczony m.in. dla producentów środków i technologii ochrony roślin, gospodarstw rolnych i ogrodniczych, producentów materiału rozmnożeniowego i szkółkarskiego oraz sektora agrobiotechnologicznego.
– Naszym celem było opracowanie nowego i skutecznego sposobu zwalczania bakterii odpowiedzialnych za groźne choroby roślin – mówi Kierownik Laboratorium Badawczo-Wdrożeniowego UG dr hab. inż. Wojciech Śledź. – Wykorzystaliśmy w tym celu zimną plazmę atmosferyczną, która pozwala nadać prostym wodnym roztworom soli mineralnych właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Szczególnie ważne jest dla nas to, że uzyskane preparaty skutecznie ograniczyły namnażanie się kilku istotnych bakterii chorobotwórczych dla roślin, w tym patogenów podlegających obowiązkowemu zwalczaniu. Wyniki te otwierają możliwość dalszego rozwoju technologii w kierunku nowych rozwiązań wspierających ochronę roślin i ograniczanie strat powodowanych przez choroby bakteryjne.
Kolejnym krokiem ma być rozwój technologii w kierunku jej praktycznego zastosowania.
– Obecnie poszukujemy podmiotów gospodarczych zainteresowanych dalszym rozwojem tej technologii i opracowanych przez nas formulacji, tak aby uzyskać preparat przetestowany w warunkach polowych i dopuszczony do obrotu jako środek ochrony roślin – dodaje dr hab. inż. Wojciech Śledź.
Efekt współpracy UG i Politechniki Wrocławskiej
Nad wynalazkiem pracował zespół naukowy z Uniwersytetu Gdańskiego w składzie: Kierownik Laboratorium Badawczo-Wdrożeniowego UG dr hab. inż. Wojciech Śledź wraz z zastępczynią dr Agatą Motyką-Pomagruk, dr Weronika Babińska-Wensierska oraz prof. dr hab. Ewa Łojkowska.
Zespołem badawczym z Politechniki Wrocławskiej kierowała dr hab. inż. Anna Dzimitrowicz, prof. PWr. W jego skład weszli także dr hab. inż. Piotr Jamróz, prof. PWr, dr inż. Dominik Terefinko oraz prof. dr hab. inż. Paweł Pohl.
Patent jest kolejnym efektem współpracy naukowców z obu uczelni, zapoczątkowanej w 2015 roku.
– Opatentowany wynalazek jest efektem owocnej współpracy pomiędzy naukowcami z Uniwersytetu Gdańskiego i Politechniki Wrocławskiej, zapoczątkowanej w 2015 roku. Rozwijane przez nas podejścia dotyczą bezpośredniego oraz pośredniego zastosowania zimnych plazm atmosferycznych w rolnictwie, medycynie, stomatologii czy ochronie środowiska. Staramy się też odpowiadać na sygnalizowane nam potrzeby z otoczenia społeczno-gospodarczego – podkreśla dr Agata Motyka-Pomagruk.
To już dziewiąty wynalazek z obszaru zastosowania zimnej plazmy rozwijany przez współpracujące zespoły, który uzyskał ochronę patentową. Dotychczasowe rozwiązania dotyczą m.in. stymulacji wzrostu roślin, ochrony nasion, eliminacji drobnoustrojów chorobotwórczych i patogenów roślin, oczyszczania wody z substancji wpływających na układ hormonalny i antybiotyków oraz zwalczania drobnoustrojów wywołujących zakażenia ran u zwierząt hodowlanych i ludzi.
