Urząd Patentowy RP przyznał naukowcom z Zakładu Ochrony i Biotechnologii Roślin oraz Laboratorium Badawczo-Wdrożeniowego Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego (UG) patent na preparat do ochrony roślin przed chorobami m.in. bakteryjnej cętkowatości pomidora, śluzaka warzyw psiankowatych czy czarnej zgnilizny kapustowatych.
Bakteryjne choroby roślin stanowią istotny problem dla rolnictwa, ogrodnictwa i produkcji materiału roślinnego. Infekcja wywołana przez bakterie może prowadzić do pogorszenia jakości plonu, strat produkcyjnych. W przypadku najbardziej niebezpiecznych patogenów roślin przepisy wymagają ich szybkiego wykrycia i zwalczania, aby ograniczyć ryzyko rozprzestrzeniania się chorób, co może prowadzić np. do likwidacji uprawy.
Możliwości bezpośredniego zwalczania chorób bakteryjnych roślin często są ograniczone. Dlatego poszukuje się nowych rozwiązań, które mogłyby skutecznie hamować namnażanie się bakterii, a jednocześnie były możliwie proste w produkcji i zastosowaniu.
Naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego (UG) oraz Politechniki Wrocławskiej (PWr) opracowali preparat, który chroni rośliny przed bakteriami wywołującymi jedne z najgroźniejszych chorób roślin uprawnych, objętych obowiązkowymi działaniami fitosanitarnymi. Opatentowane rozwiązanie jest oparte na koncepcji wypracowanej przez naukowców we wcześniejszych badaniach naukowych i wykorzystuje wodne roztwory stosunkowo prostych soli nieorganicznych oraz zimną plazmę atmosferyczną.
Nad wynalazkiem pracowały zespoły naukowe w składzie: dr hab. inż. Wojciech Śledź, kierownik Laboratorium Badawczo-Wdrożeniowego UG – koordynujący, wraz z zastępczynią – dr Agatą Motyką-Pomagruk,prace badawcze zespołu Uniwersytetu Gdańskiego, dr Weronika Babińska-Wensierska i prof. dr hab. Ewa Łojkowska. Zespołem badawczym z Politechniki Wrocławskiej kierowała dr hab. inż. Anna Dzimitrowicz, prof. PWr. W skład grupy badawczej PWr weszli: dr hab. inż. Piotr Jamróz, prof. PWr, dr inż. Dominik Terefinko oraz prof. dr hab. inż. Paweł Pohl.
Jak powstaje bakteriobójczy preparat
Odpowiednio przygotowany roztwór wody i soli mineralnej zostaje na bardzo krótki czas poddany działaniu plazmy wytworzonej w określonych warunkach. W wyniku tego procesu właściwości roztworu zmieniają się i uzyskuje on zdolność do hamowania namnażania się lub niszczenia bakterii chorobotwórczych. Co ważne, nie chodzi o stosowanie samej plazmy bezpośrednio na roślinę. Plazma służy 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 jest zmagazynowana w zbiorniku i jest przez krótki czas poddawana działaniu plazmy, w drugim – roztwór przepływa przez urządzenie, w którym ma kontakt z plazmą. Po zastosowaniu takiego zabiegu otrzymujemy preparat przeciwdrobnoustrojowy zdolny do efektywnego hamowania namnażania się bakterii albo do zniszczenia ich komórek. To co istotne – stosowany czas aktywacji jest krótki. Badania potwierdziły, że ciecze aktywowane plazmą skutecznie zwalczają komórki bakterii fitopatogennych.
Wynalazek daje możliwość dobrania zarówno rodzaju soli, jej stężenia, jak i sposobu aktywacji, w zależności od zwalczanego mikroorganizmu. Antybakteryjne właściwości roztworów post-plazmowych wynikają z wygenerowanych w efekcie kontaktu plazma-ciecz reaktywnych form tlenu i azotu o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych. Te czynniki są stosunkowo nietrwałe. Dzięki temu stosowanie roztworów post-plazmowych nie będzie prowadzić do akumulacji toksycznych pozostałości w środowisku, jak ma to miejsce w przypadku chemicznych pestycydów.
Opracowana kompozycja preparatu nadaje się do zastosowania w walce przeciwko często występującym patogenom: Xanthomonas campestris odpowiedzialnego za choroby roślin z rodziny kapustowatych czy Ralstonia solanacearum, będącej groźnym patogenem wielu gatunków roślin.
Preparat jest przeznaczony dla producentów środków i technologii do ochrony roślin, gospodarstw rolnych i ogrodniczych, producentów materiału rozmnożeniowego, szkółkarskiego, roślinnego, sektora agrobiotechnologicznego.
– Naszym celem było opracowanie nowego i skutecznego sposobu zwalczania bakterii odpowiedzialnych za groźne choroby roślin – opowiada 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. Obecnie poszukujemy podmiotów gospodarczych zainteresowanych dalszym rozwojem tej technologii i opracowanych przez nas formulacji celem uzyskania przetestowanego w warunkach polowych, dopuszczonego do obrotu preparatu do ochrony roślin – dodaje dr Śledź.
– 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.
– Zespół prof. Ewy Łojkowskiej, wraz z naukowcami z Politechniki Wrocławskiej, od wielu lat prowadzi wspólne prace badawcze nad rozwiązaniami wykorzystującymi technologię zimnej plazmy, w szerokim zakresie zastosowań. To już dziewiąty wynalazek z obszaru stymulacji wzrostu roślin, ochrony nasion, eliminacji drobnoustrojów chorobotwórczych i patogenów roślin, oczyszczania wody z substancji wpływających na układ hormonalny i antybiotyków czy zwalczania drobnoustrojów wywołujących zakażenia ran wśród zwierząt hodowlanych i ludzi, który uzyskał ochronę patentową – komentuje Katarzyna Gronowska – dyrektorka Centrum Transferu Technologii UG, koordynującego proces ochrony wynalazków.
Skuteczna ochrona roślin przed chorobami bakteryjnymi ma duże znaczenie w sektorze rolnym i bezpieczeństwa produkcji żywności. Opatentowany wynalazek tworzy podstawę do rozwoju nowej grupy preparatów przeciwdrobnoustrojowych dla rolnictwa, których skład i sposób wytwarzania można odpowiednio dostosowywać do zwalczanego patogenu.
