Σε αυτή τη συζήτηση θα ασχοληθούμε με τους πολυσακχαρίτες.

Στην όλο και αυξανόμενη προσπάθεια της παγκόσμιας επιστημονικής κοινότητας για αντιμετώπιση των βιοτικών και αβιοτικών προβλημάτων των καλλιεργειών με εναλλακτικές μεθόδους πέραν των χημικών φυτοπροστατευτικών σκευασμάτων, έρχονται πλέον αβίαστα στο προσκήνιο και οι πολυσακχαρίτες και συγκεκριμένα η χιτοζάνη.

Έχει αποδειχθεί πως συγκεκριμένα η χιτοζάνη, είναι ένα μακρομόριο το οποίο αποτελεί μια ασφαλή και ανέξοδη λύση, έχει καλή συνδυαστικότητα με άλλες ουσίες ώστε τελικά να δώσει καλά αποτελέσματα και τελικά η χρήση της έχει αποδώσει θετικά στην παραγωγικότητα των φυτών, στην προστασία από παθογόνα και στην επέκταση της διατηρησιμότητας των συγκομισμένων προϊόντων.

Ναι, αλλά πώς;

Η χιτοζάνη είναι ένα πολυμερές το οποίο προέρχεται από την χητίνη. Η χητίνη είναι ένα πολυμερές υλικό του εξωσκελετού των εντόμων, καθώς επίσης συστατικό των μυκήτων, των μαλακίων, ως συστατικό επίσης του κελύφους τους, με ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτό των γαρίδων.

Όπως όλοι καταλαβαίνουμε, το συγκεκριμένο συστατικό υπάρχει σε αφθονία, είναι η δεύτερη σε αφθονία ανανεώσιμη πηγή άνθρακα μετά την κυτταρίνη.

✔  Αποτελέσματα των εφαρμογών στην απόδοση των καλλιεργειών

Ορισμένες από αυτές τις προωθητικές επιδράσεις της χιτοζάνης στην παραγωγικότητα των φυτών, μπορούν να αποδοθούν σε ιδιότητες λίπανσης αυτής καθώς επίσης τα μόριά της να χαρακτηριστούν ως φορείς αυξητικών ορμονών. Τα μόρια της χιτοζάνης είναι ικανά, απ’ότι  φαίνεται, να διοχετεύουν στα φυτά βασικά θρεπτικά συστατικά για αυτά και να διεγείρουν βασικές και ζωτικής σημασίας φυτικές ορμόνες.

Πειραματικά δεδομένα

1. Σε φυτά αραβόσιτου τα οποία ψεκάζονταν καθημερινά με νανοσωματίδια Cu-χιτοζάνης, για 35 συνεχόμενες ημέρες, έδωσαν τα εξής αποτελέσματα: αυξημένο ύψος φυτών, αυξημένη διάμετρο βλαστικού στελέχους, μεγαλύτερο μήκος ρίζας και περισσότερα ριζικά τριχίδια, περισσότερη περιεχόμενη χλωροφύλλη, μεγαλύτερο μήκος ωτιδίων, μεγαλύτερη απόδοση σπόρων.

2. Νανοσωματίδια χιτοζάνης συνδυαζόμενα με γιββερελλικό οξύ στο φασόλι, μία φορά τη μέρα ανά 7 ημέρες, αύξησε σημαντικά τη φυλλική επιφάνεια και τα επίπεδα χλωροφύλλης και καροτενοειδών στο φυτό.

Ιδιαίτερη σημασία και εφαρμογή βρίσκουν τα παραπάνω πειραματικά δεδομένα σε φυτά υπό συνθήκες στρες.

✔ Αποτελέσματα των εφαρμογών στην αντιμετώπιση φυτοπαθογόνων οργανισμών

Η αντιμικροβιακή δράση της χιτοζάνης υφίσταται λόγω της ικανότητάς της να διεγείρει στα φυτά την παραγωγή ουσιών άμυνας με αντιμικροβιακή δράση. Τέτοιες ουσίες είναι οι φυτοαλεξίνες, ένζυμα όπως η χητινάση, πρωτεϊνάσες κ.α.

Πειραματικά δεδομένα

1. Θεραπεία σπόρων τομάτας με χιτοζάνη, απέδωσε σε αυτούς ανθεκτικότητα σε Phytophthra infestans και Alternaria solani.
2. Σε φυτά αγγουριού, εφαρμογή ψεκασμών χιτοζάνης στα φύλλα, ελέγχει αποτελεσματικά τα Colletotrichum spp.
3. Η χιτοζάνη επίσης έχει καταστείλει αποτελεσματικά την ανάπτυξη των νηματωδών Heterodera glycines στη σόγια, μετά από τη ρύθμιση της παρουσίας ωφέλιμων βιολογικών παραγόντων στην περιοχή της ριζόσφαιρας.

✔ Αποτελέσματα των εφαρμογών σε συγκομισμένα προϊόντα

Ο τρόπος με τον οποίο η χιτοζάνη προστατεύει τους συγκομισμένους καρπούς, δεν έχει πλήρως διευκρινιστεί. Οι επιστήμονες ξεκίνησαν να ερευνούν γονίδια που ίσως ενεργοποιούνται η καταστέλλονται από τη στιγμή που η χιτοζάνη εφαρμόζεται στους καρπούς.

Επιτρέπεται λοιπόν ή έκφραση ορισμένων γονιδίων τα οποία σχετίζονται με:

► βιοτικό και αβιοτικό στρες

► το ανοσοποιητικό σύστημα του φυτού

► το μεταβολισμό των ορμονών

► τη φωτοσύνθεση

► πρωτεΐνες θερμικού σοκ

Επίσης, η εφαρμογή της χιτοζάνης στην επιφάνεια των καρπών, από μόνη της, αποτελεί μια ημιπερατή μεμβράνη για τους καρπούς με τις παρακάτω ιδιότητες:

► Μείωση του ρυθμού διαπνοής

► Μείωση της απώλειας ύδατος

► Μείωση των απωλειών βάρους

Πειραματικά δεδομένα:

1. Εφαρμογή χιτοζάνης σε συνδυασμό με σαλικυλικό οξύ, πέντε ημέρες πριν τη συγκομιδή σε επιτραπέζια σταφύλια, μείωσε αισθητά την εμφάνιση του μύκητα Botrytis cinerea στο συγκομισμένο προϊόν, καθώς επίσης παράτεινε και τη διάρκεια ζωής του.
2. Εμβάπτιση καρπών αχλαδιάς σε χιτοζάνη για 10 λεπτά, παράτεινε επίσης τη διάρκεια συντήρησης τόσο των τραυματισμένων όσο και των μη τραυματισμένων καρπών.

Σημαντικό να αναφερθεί εδώ πως η εφαρμογή χιτοζάνης για την αντιμετώπιση μετασυλλεκτικών ασθενειών και γενικότερων προβλημάτων συντήρησης του συγκομισμένου προϊόντος, προκαλεί ενδιαφέρον παραπάνω για του καταναλωτές από τη στιγμή που αποτελεί ένα βρώσιμο υλικό επικάλυψης, μη τοξικό και προερχόμενο από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

✔ Πιθανά προβλήματα στην εφαρμογή των πολυσακχαριτών

Από τη στιγμή που ψεκασθούν οι πολυσακχαρίτες στη φυλλική επιφάνεια, αυτοί θα πρέπει να καταφέρουν να διαπεράσουν την επιφάνεια των φύλλων και να εισχωρήσουν εσωτερικά αυτών. Η επιδερμίδα των φύλλων αποτρέπει τις απώλειες ύδατος και λόγω των χημικών της ιδιοτήτων, είναι διαπερατή σε λιπόφιλες ενώσεις αλλά αποτελεί φράγμα για πολικές ενώσεις, όπως οι υδατάνθρακες και κατά συνέπεια και οι πολυσακχαρίτες.

Η διείσδυση των υδατανθράκων μέσα στη φυλλική επιφάνεια μπορεί να γίνει μέσω δύο οδών:

► Μέσω υδροφιλικών πόρων, η φύση των οποίων παραμένει αρκετά ασαφής

► -Μέσω της οδού των στομάτων όπου και οι διάφορες ουσίες πιθανότατα κινούνται κατά μήκος των επιφανειών των στοματικών πόρων.

► Η επιδερμίδα αποκλείει ένα πολύ μικρό ποσοστό διαφορετικών μεγεθών μορίων από τη διείσδυσή τους μέσω αυτής, ενώ από την άλλη μεριά, η στοματική οδός επιτρέπει τη διείσδυση μεγαλύτερων μορίων. Ωστόσο, μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό των στομάτων φαίνεται να συμμετέχει σε αυτή τη διαδικασία, λιγότερο από το 10%.

Για την περίπτωση της σακχαρόζης, συγκεκριμένα, το ποσοστό διείσδυσης για φυλλικές επιφάνειες χωρίς στόματα κυμαίνεται στο 1% ενώ για φυλλικές επιφάνειες με στόματα, στο 4%. Οι παραπάνω παρατηρήσεις δίνουν το έναυσμα για σοβαρή αμφισβήτηση της αποτελεσματικότητας των διαφυλλικών ψεκασμών μορίων υδατανθράκων.

Μήπως απαιτείται περεταίρω μελέτη και βελτίωση της βιοδιαθεσιμότητας των υδατανθράκων στους ιστούς των φύλλων;

✔  Η φυλλόσφαιρα και oi πολυσακχαρίτες

Η φυλλόσφαιρα αποτελεί το ενδιαίτημα πολλών μικροοργανισμών, όπως βακτήρια και μύκητες του ανώτερου τμήματος των φυτών. Οι οργανισμοί της φυλλόσφαιρας χρησιμοποιούν-τρέφονται με ουσίες όπως, υδατάνθρακες, αμινοξέα και οργανικά οξέα τα οποία διαρρέουν προς αυτά παθητικά από τα φυτά.

Η φυλλόσφαιρα και τα μόρια πολυσακχαριτών μπορούν να έχουν μία συνεργιστική σχέση.

Πώς;

Βακτήρια της φυλλόσφαιρας που αυξάνουν τη διαβρεξιμότητα των φύλλων ή μεταβάλλουν απευθείας τη διαπερατότητα της φυλλικής επιφάνειας σε μόρια όπως οι ολιγοσακχαρίτες.

Ίσως λοιπόν βρισκόμαστε μπροστά σε ένα συνεργιστικό σύστημα φυλλόσφαιρα-ολιγοσακχαριτών, το οποίο:

► δε μεταβάλλεται από τη φυλλόσφαιρα

► ίσως μεταβάλλεται εν μέρει και υδρολύεται από τη φυλλόσφαιρα προς τη δημιουργία μιας λιγότερο δραστικής και βιοδιαθέσιμης μορφής ολιγοσακχαριτών με σκοπό την ενίσχυση του ανοσποποιητικού συστήματος του φυτού

► απελευθερώνει πολύ μικρά μόρια σακχάρων τα οποία και λειτουργούν ως μόρια σηματοδότες ενεργοποίησης άλλων μηχανισμών.

Ακόμη ένα πεδίο η φυλλόσφαιρα από μόνη της που αξίζει να μελετηθεί περεταίρω.

Συμπερασματικά

Αδιαμφισβήτητος πλέον ο σημαντικός και ωφέλιμος ρόλος των υδατανθράκων στις καλλιέργειες. Επαγωγή μηχανισμών άμυνας, φορείς αυξητικών ορμονών, φυτοπροστατευτική δράση και καλύτερη συντήρηση συγκομισμένων προϊόντων.

Παρόλα αυτά οι εφαρμογές αυτών των μορίων είναι αρκετά ασυνεπείς και θα πρέπει να διερευνηθούν σε μεγαλύτερο βαθμό οι σωστοί και αποτελεσματικοί τρόποι εφαρμογής τους.

Η φυλλόσφαιρα είναι ένα πολλά υποσχόμενο πεδίο, αρκετά ανεξερεύνητο που λογικά έχει πολλά να δώσει.

Και εν κατακλείδι, το σημαντικότερο από όλα, το γεγονός πως η φύση αυτών των ουσιών είναι μη τοξική, άμεσα βρώσιμη από τον άνθρωπο, μη επιβλαβής για το περιβάλλον και χαμηλού κόστους.

Βιβλιογραφία

Katiyar, D., Hemantaranjan, A., Singh, B., & Bhanu, A. N. (2014). A future perspective in crop protection: Chitosan and its oligosaccharides. Advances in Plants & Agriculture Research, 1(1), 1-8.

Trouvelot, S., Héloir, M. C., Poinssot, B., Gauthier, A., Paris, F., Guillier, C., ... & Adrian, M. (2014). Carbohydrates in plant immunity and plant protection: roles and potential application as foliar sprays. Frontiers in plant science, 5, 592.

Arzani, K., Hokmabadi, H., & Dehghani-Shuraki, Y. (2001, September). Effects of foliar application of some carbohydrates on qualitative and quantitative traits of pistachio nuts cv. Kalleh-Ghoochi. In International Symposium on Foliar Nutrition of Perennial Fruit Plants 594 (pp. 291-295).

Zahid, M., Iqbal, N., Muhammad, S., Faisal, S., Mahboob, W., & Hussain, M. (2018). Efficacy of Exogenous Applications of Glucose in Improving Wheat Crop (Triticum aestivum L.) Performance under Drought Stress. Pakistan Journal of Agricultural Research, 31(3

Malerba, M., & Cerana, R. (2018). Recent advances of chitosan applications in plants. Polymers, 10(2), 118.