data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-6dbe9055.png"
data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-47f703ad.png"

Хитозан как биостимулятор растений в современном садоводстве

By: Mohamad Hesam Shahrajabian, Spyridon A. Petropoulos
Факультет сельского хозяйства, растениеводства и сельской окружающей среды, Университет Фессалии, улица Fytokou, 38446, Волос, Греция.
* Переписка: spetropoulos@uth.gr, hesamshahrajabian@gmail.com.

 

data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/lettuce_laitue-f95122b9.jpeg"

Биополимеры, такие как хитозан, представляют собой группу биостимуляторов, которые, как сообщается, обладают полезными свойствами и находят несколько применений на садовых культурах.
Хитозан, в частности, производится после деацетилирования хитина и находится в центре внимания исследователей в последние десятилетия из-за интересного воздействия на сельскохозяйственные культуры. Он коммерчески производится из раковин морепродуктов, и его основное применение связано с защитой растений от патогенов, поскольку он может стимулировать выработку защитных молекул против патогенов. Он считается перспективным материалом для удаления загрязняющих веществ, экологически чистым и многоцелевым полимером с широким применением в различных областях, таких как сельское хозяйство, косметология, пищевая, бумажная, фармацевтическая и текстильная промышленность, и может быть объединен со многими другими полимерами и элементами и использован в системах растениеводства. Также сообщалось о биостимуляторах, которые в основном связаны с повышением фотосинтетической активности, устойчивостью к засухе, засолению и экстремальным температурам, а также с повышением активности антиоксидантных ферментов. С другой стороны, олигохитозан, который имеет более 3, но менее 10 остатков сахаридов (N-ацетилглюкозамин или глюкозамин), получают путем химического или ферментативного гидролиза хитозана.

Хитозан может иметь несколько применений, которые можно обобщить следующим образом:  

  • защищать и стимулировать прорастание семян посредством их покрытия;
  • стимулировать рост и развитие растений;
  • действовать как элиситор устойчивости через индукцию защитных механизмов растений;
  • смягчить негативные последствия абиотического стресса;
  • улучшают свойства почвы и предотвращают вымывание питательных веществ;
  • хелатировать тяжелые металлы;
  • повысить урожайность и качество сельскохозяйственных культур;
  • улучшить срок хранения продуктов питания путем послеуборочной обработки.

Способы применения:

  • внекорневое опрыскивание,
  • прямое внесение в почву или
  • покрытие семян и овощной продукции.
data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/Chitin-and-chitosan-0b8d8edf.png"

Рис. 1. Хитин и хитозан

Однако, учитывая, что хитозан является биополимером, состоящим из соединений различной степени деацетилирования и полимеризации, существует большая вариабельность в составе коммерчески доступных продуктов, что также может привести к различным воздействиям на сельскохозяйственные культуры.

Ниже приведены некоторые примеры применения хитозана в овощных культурах.

Литературные данные свидетельствуют о противоречивых результатах внекорневого применения цинка в сочетании с гуминовой кислотой и хитозаном на растениях фасоли обыкновенной. Кроме того, было установлено, что применение хитозана благоприятно влияет на рост растений салата и томатов и увеличивает содержание фитохимических защитных метаболитов в листьях шпината. Тем не менее, существуют доказательства того, что объемный хитозан связан с ингибированием роста корней при применении в неоптимальных концентрациях, поэтому были предложены альтернативные формы, включая микро- и наночастицы хитозана, которые являются более безопасными для сельскохозяйственного использования.

Кроме того, хитозан используется для смягчения негативных последствий водного стресса и увеличения срока хранения садовых культур, таких как базилик, салат, шпинат, томаты, перец и другие. В случае с базиликом, он также может улучшить общее содержание фенола и антиоксидантную активность в растениях, подвергшихся стрессу от засухи, а внекорневое применение лактата хитозана может способствовать накоплению биологически активных веществ или увеличить активность антиоксидантных ферментов, а также усилить фотосинтез и рост растений. В другом исследовании сообщалось, что применение хитозана может способствовать росту растений из семян артишока и вызвать значительное снижение заражения грибками. Возможно, хитозан участвует в синтезе ферментов, реагирующих на защиту, или стимулирует фитогормоны в растениях огурца. У фасоли обыкновенной он повышал урожайность при обычном или отсроченном посеве, а использование наноносителей, состоящих из альгината/хитозана, эффективно увеличивало площадь листьев и уровень хлорофиллов и каротиноидов. Наночастицы хитозана были также эффективны против пищевых патогенов и улучшили срок хранения свежего болгарского перца. Нанокомпозиты могут улучшить как нематоцидную активность, так и системный иммунный ответ растений в случае с баклажанами, а загрузка наночастиц индол-3-уксусной кислотой увеличивает рост гидропонически выращенных растений салата. Нанохитозан может повысить эффективность традиционных удобрений и увеличить чистый доход с одной подкормки в луке, а наночастицы гидрогеля хитозан/полиакриловая кислота стимулировали урожайность, рост растений и содержание питательных веществ в луковицах лука. Внекорневое применение хитозана в концентрации 100 или 125 мг/л может быть применено на ранней стадии роста для достижения более высокой урожайности окры, а комбинация экстрактов Ascophyllum nodosum и хитозана подавляла мучнистую росу гороха в основном за счет модуляции жасмоновой кислоты и салициловой кислоты через повышение регуляции сигнальных путей. Применение хитозана может значительно увеличить свежий и сухой вес корней у растений картофеля, а внекорневое опрыскивание хитозаном с гуминовой кислотой может привести к самым высоким значениям урожая клубней и компонентов урожая. Хитозан (75 мг/л) и олиго-хитозан (50 мг/л) могут увеличить рост растений и вызвать защитные механизмы для устойчивости картофеля к засухе, а также стимулировать устойчивость к патогенам. Аналогичным образом, обработка растений томата хитозаном оказала положительный эффект в борьбе с патогенами, а совместное применение с салициловой кислотой повысило урожайность плодов. Хитозан в сочетании с хелатной медью имел более высокую эффективность в активации ферментов, связанных с патогенностью, чем хитозан или медь, действующие по отдельности в культуре томата, в то время как применение хитозана + компоста + арбускулярных микоризных грибов улучшало рост томата.

data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/Biostimulants-1-6b77fe1c.jpeg"

В заключение, результаты исследований показали, что хитозан действует как биостимулятор растений в садоводческих культурах. Однако, учитывая большой разброс в составе коммерческих продуктов, были получены контрастные результаты относительно его воздействия на садовые культуры. Поэтому необходимо приложить больше усилий для стандартизации процесса промышленного производства и предоставления подробной информации о составе продуктов на основе хитозана. Это создаст общую базу для оценки действия хитозана в сельскохозяйственном секторе, а также поможет раскрыть механизмы действия и вовлеченные физиологические процессы. Кроме того, прилагаются значительные усилия для получения хитозана из других источников, например, хитозана, полученного с помощью грибов, что обеспечивает альтернативные и экологически чистые инструменты для повышения урожайности и качества овощных культур в стрессовых условиях. 

Благодарности: Данная статья была профинансирована Европейским фондом регионального развития Европейского Союза и национальными фондами Греции в рамках Операционной программы "Конкурентоспособность, предпринимательство и инновации" по проекту RESEARCH - CREATE - INNOVATE (код проекта: T2EDK-05281).

ссылки (клик)
data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/references-f8c76f7a.jpeg"

(1) Петропулос, С.А. 2020. Практическое применение биостимуляторов растений в тепличном овощеводстве. Агрономия 10(10): 1569. https://doi.org/10.3390/agronomy10101569

(2)Pichyangkuraa R., Chadchawan S. 2015. Биостимулирующая активность хитозана в садоводстве. Scientia Horticulturae 196: 49-65. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.031