ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΧΑΛΚΟΥ ΣΤΗ ΒΑΚΤΗΡΙΑΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΦΥΛΛΟΣΦΑΙΡΑΣ

Μελέτη της Μυλωνά Ειρήνη - Γεωπόνου M.Sc.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ 2018

ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ -ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Η ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΗ ΦΥΤΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ - ΘΡΕΨΗ

Τα κυριότερα προϊόντα νανοτεχνολογίας που χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή στη βιολογική γεωργία για θρέψη και φυτοπροστασία είναι τα βιολογικά λιπάσματα , της Σλοβένικης εταιρείας . Τα προϊόντα αυτά είναι θρεπτικά στοιχεία σε μορφή ιόντων, αιωρούμενα σε νερό, χωρίς να έχουν τη δυνατότητα συσσωμάτωσης ή καθίζησης. Αυτό συμβαίνει διότι η επεξεργασία τους με μεθόδους νανοτεχνολογίας απομακρύνει ηλεκτρόνια και προσδίδει στο κάθε νάνο-στοιχείο θετικό φορτίο, χωρίς τη δυνατότητα να προσλάβει άλλο ηλεκτρόνιο, ώστε να συσσωματωθεί με άλλα. Με τον τρόπο αυτό έχουμε όλα τα θρεπτικά στοιχεία βιο-ενεργά και άμεσα αφομοιώσιμα από όλα τα μέρη του φυτού χωρίς καμία δέσμευση ή απώλεια. Η προσθήκη τέτοιας μορφής θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος δίνει τη δυνατότητα ολοκληρωμένης θρέψης, χρησιμοποιώντας ελάχιστες ποσότητες, χωρίς να μένουν υπολείμματα χημικών στο έδαφος και τα υπόγεια νερά. Αρκεί να σκεφτεί κάνεις ότι τα MINERAL περιέχουν σε ιοντική μορφή 75 στοιχεία, απαραίτητα για την υγιή ανάπτυξη των φυτών, από τα 112 γνωστά στοιχεία του περιοδικού συστήματος.

Ένα άλλο προϊόν που προέρχεται από την νανοτεχνολογική έρευνα είναι ο ιοντικός χαλκός (ION-COOPER) Καναδικής εταιρείας . Ο χαλκός αυτός βρίσκεται στο διάλυμα σε μορφή θετικά φορτισμένων ιόντων, τα οποία είναι όλα βιο-ενεργά και όπως είπαμε και για τ' άλλα παρόμοια προϊόντα, δεν καθιζάνει, δεν συσσωματώνεται, δεν χρειάζεται ανάδευση και παραμένει βιο-ενεργός για χρόνια. Η δραστικότητά του στα βακτήρια είναι σημαντικά πιο μεγάλη από τους κοινούς χαλκούς και είναι χαρακτηριστικό, ότι στο σώμα του μικρότερου βακτηρίου εισέρχονται δυο ιόντα (ιοντικού χαλκού) καθιστώντας τον χαλκό αυτόν ένα από τα αποτελεσματικότερα βακτηριοκτόνα. Σύμφωνα με έρευνες ο ψεκασμός φρούτων και λαχανικών με τον χαλκό αυτόν, αυξάνει τη μετασυλλεκτική διάρκεια ζωής τους, διατηρώντας τα, φρέσκα και υγιή για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Μία άλλη εφαρμογή νανοτεχνολογίας είναι ενα γερμανικό προϊόν, ένα προσθετικό εδάφους, με ικανότητα απορρόφησης νερού και στη συνέχεια απελευθέρωσής του. Το υλικό αυτό, βοηθά στην βελτίωση της δομής του εδάφους. Αυτό οφείλεται στην ικανότητά του να απελευθερώνει νερό στα φυτά, για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, μεγαλύτερο από ό, τι σε εδάφη που δεν είναι εμπλουτισμένα με αυτο.

Η χρήση προϊόντων νανοτεχνολογίας στη γεωργία και το περιβάλλον είναι επωφελής. Αυτό οφείλεται στη σημαντικά μειωμένη χρήση δραστικών ουσιών αλλά και στην αυξημένη αποτελεσματικότητα που παρουσιάζουν αυτά τα προϊόντα στην θρέψη και αποτελεσματική αντιμετώπιση πολλών ασθενειών των φυτών. Σημαντικά είναι για τους λόγους αυτούς και τα περιβαλλοντικά οφέλη, λόγω μείωσης των τοξικών υπολειμμάτων που αφήνουν τα προϊόντα νανοτεχνολογίας. Η χρήση όμως προϊόντων νανοτεχνολογίας πρέπει να γίνεται με αυξημένη προσοχή και να είναι πάντα σύμφωνα με τις οδηγίες των κατασκευαστών, γιατί όπως είπαμε πολλές φορές οι ιδιότητες αυτού του τύπου προϊόντων παρουσιάζουν ιδιαίτερη συμπεριφορά σε σύγκριση με το συμβατικό προϊόν.

Χαλκούχες ενώσεις που χρησιμοποιούνται στην φυτοπροστασία -Τρόπος δράσης

Ο χαλκός ως μυκητοκτόνο δραστηριοποιείται σε πολλαπλούς στόχους, για αυτό τον λόγο είναι μικρότερος ο κινδύνους ανθεκτικότητας. Τα ιόντα χαλκού (Cu2+) δρουν μυκοτοξικά, μπλοκάρουν στα κύτταρα των μυκήτων τα ένζυμα που συμμετέχουν στην αναπνοή, αναστέλλουν την πρωτεινοσύνθεση, μειώνουν την δραστηριότητα της κυτταρικής μεμβράνης και τα κυτταρικά οργανίδια και επηρεάζουν την μεταφορά των θρεπτικών στοιχείων (El Bilali, 2005). Αναφορές υπάρχουν για ανθεκτικότητες που έχουν αναπτύξει κάποια βακτήρια όπως η Pseudomonas syringae L. (Vanneste και Voyle, 2003). Ο κύριος στόχος είναι να αναπτυχθεί ένα σκεύασμα με την ‘αποδεκτή’ διαλυτότητα και μεγαλύτερη εμμονή. H αυξημένη είσοδος των ενώσεων χαλκού στα κύτταρα του φυτού οδηγεί σε φυτοτοξικότητες. Οι εναλλακτικές τυποποιήσεις με μειωμένο το μέγεθος των σωματιδίων (nano-συνθέσεις) αυξάνουν την διαλυτότητα επομένως και την δραστικότητα. (Kovacic et all, 2013). Η τρέχουσα στρατηγική για την ανάπτυξη νέων σκευασμάτων είναι να αναπτύξει σύνθετες ενώσεις με βάση τον χαλκό, σε χαμηλά επίπεδα χαλκού από 2 έως 8% και τη βελτίωση της βιολογικής αποδοτικότητα (αύξηση της αποτελεσματικότητας έως 85%) (Gomez et al, 2007). Σύγχρονα σκευάσματα περιέχουν σύμπλοκα του χαλκού με αμινοξέα, πεπτίδια, λιπαρά οξέα, πηκτίνες, σάκχαρα και άλλες οργανικές ενώσεις (Lešnik et al., 2009). Πολλοί αναφέρουν και έχει παρατηρηθεί ότι αυτά τα σκευάσματα δεν έχουν τα έντονα φαινόμενα φυτοτοξικότητας στην περίοδο ακόμα και της ανθοφορίας σε μερικές καλλιέργειες.

Πλεονεκτήματα του Κοινού Χαλκού

Τα πλεονεκτήματα του χαλκού είναι η μεγάλη προσκολλητικότητα και εξάπλωσή του στα φύλλα όπου εφαρμόζεται, η μεγάλη περίοδος δράσης και το μικρό κόστος.

Μειονεκτήματα του Κοινου Χαλκού

Τα μειονεκτήματα του χαλκού είναι σίγουρα η πιθανή φυτοτοξικότητα και η μεγάλη υπολειμματική διάρκεια στην ανίχνευση των φυτοφαρμάκων. Επίσης, ο χαλκός έχει μια σειρά δυσμενών επιπτώσεων σε μη στόχους (μικροοργανισμούς και γαιοσκώληκες) και τελικά την επακόλουθη απώλεια της γονιμότητας του εδάφους.

Επιπτώσεις στα φυτά και αποφυγή φυτοτοξικότητας

Το διάλυμα ψεκασμού είναι ένα εναιώρημα σωματιδίων χαλκού όπου απελευθερώνονται ιόντα χαλκού στα ψεκασμένα σημεία, απαραίτητα να υπάρχει υγρασία (η βραδινή υγρασία πολλές φορές φθάνει). Αυτή η σταδιακή απελευθέρωση ιόντων χαλκού μας δίνει υπολειμματική διάρκεια και μειώνει τον κίνδυνο φυτοτοξικότητας. Προβλήματα φυτοτοξικότητας μπορεί να προκύψουν αν έχουμε επανειλημμένους ψεκασμούς ανά βδομάδα και δεν ποτίσουμε ή δεν βρέξει, οι συγκεντρώσεις του χαλκού θα είναι υψηλές με το που θα βρέξει θα διαλυτοποιηθεί μεγάλη ποσότητα χαλκού και μπορεί να δημιουργήσει φυτοτοξικότητες. Αν το ψεκαστικό διάλυμα είναι πολύ όξινο έχουμε υψηλή διαλυτοποίηση του χαλκού, δηλαδή μεγάλες ποσότητες ιόντων του χαλκού θα παράγονται και θα διεισδύσουν στα φυτά μας με φαινόμενα φυτοτοξικότητας. Για το λόγο αυτό θα πρέπει να πραγματοποιείται έλεγχος στις πηγές από τις οποίες λαμβάνεται το νερό.

Επιπτώσεις του χαλκού για την υγεία του εδάφους

Συσσώρευση του χαλκού στο έδαφος μπορεί να προκαλέσει μακροχρόνιες επιπτώσεις, όπως είναι η μείωση της δραστηριότητας των μικροβίων και των γαιοσκωλήκων και η επακόλουθη απώλεια της γονιμότητας. Ο ρόλος των γαιοσκωλήκων στο έδαφος είναι σπουδαίος καθώς βοηθούν στη μείωση των παθογόνων των φυτών που βρίσκονται στο έδαφος μέσω της πέψης τους (Makeschin 1997). Επομένως η μείωση των πληθυσμών των γαιοσκωλήκων μειώνει την υγεία του εδάφους.

ΣΥΜΠΕΡΑΜΑΤΑ απο την μελέτη

Τόσο το περιβάλλον όσο και η ανθρώπινη υγεία έχουν δεχτεί ιδιαίτερη επιβάρυνση από την χρήση χημικών λιπασμάτων, ζιζανιοκτόνων και λοιπών γεωργικών φαρμάκων, τα οποία χρησιμοποιούνται σε μεγάλες ποσότητες. Επιπλέον πολλές από τα συμβατικές τεχνικές αντιμετώπισης των φυτοπαθογόνων βακτηρίων είναι ακριβές ενώ άλλες χρονοβόρες. Για αυτούς τους λόγους γίνονται τα τελευταία χρόνια προσπάθειες ανάπτυξης εναλλακτικών τεχνικών. Μία πολλά υποσχόμενη μέθοδος είναι η χρήση νανοσωματιδίων. Στην παρούσα εργασία ερευνήθηκε η προστατευτική δράση των νανοσωματιδίων χαλκού έναντι του βακτηρίου Pseudomonas καθώς και η επίδραση που έχει στα φύλλα του φυτού φασολιού στα οποία εφαρμόστηκε. Αναλυτικότερα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις φυσιολογικών παραμέτρων. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε ο δείκτης περιεχομένου της χλωροφύλλης (CCI), η καθαρή φωτοσύνθεση, η φωτοσυνθετική αποτελεσματικότητα καθώς και το ύψος των φυτών προκειμένου να διαπιστωθεί αν τα νανοσωματίδια χαλκού είναι τοξικά για τα φυτά. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν παρατηρήθηκε ότι τα νανοσωματίδια δεν προκαλούν αλλαγές στην ανάπτυξη του φυτού. Δηλαδή δεν παρατηρήθηκε τοξικότητα των νανοσωματιδίων και πρόκληση βλαβών στα φυτά. Επιπλέον διαπιστώθηκε ότι τα νανοσωματίδια χαλκού εμφανίζουν μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα σε μικρότερες συγκεντρώσεις από το χημικό μάρτυρα Kocide 2000. Από τα παραπάνω συμπεραίνεται ότι τα νανοσωματίδια χαλκού θα μπορούσαν να αποτελέσουν μία εναλλακτική λύση στην αντιμετώπιση ασθενειών οι οποίες προκαλούνται από βακτήρια. Η χρήση της νανοτεχνολογίας στον κλάδο της γεωργίας θα μπορούσε να αποδειχτεί εξαιρετικά επωφελής. Το γεγονός αυτό οφείλεται στη σημαντικά μειωμένη χρήση δραστικών ουσιών αλλά και στην αυξημένη αποτελεσματικότητα που παρουσιάζουν αυτά τα προϊόντα στην θρέψη και αποτελεσματική αντιμετώπιση πολλών ασθενειών των φυτών. Συνεπώς, το έδαφος δεν θα επιβαρύνεται με παραπάνω ποσότητες χημικών φαρμάκων, τα οποία μεταξύ άλλων είναι και επιβλαβή για την υγεία του ανθρώπου. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να γίνουν και άλλες μελέτες σχετικά με την χρήση των νανοσωματιδίων χαλκού ως φυτοπροστατευτικό μέσο.

Ολοι αυτοι οι χαλκοι ειναι γνωστοι και ως ιοντικοι χαλκοι ή πενταυδρικοι θειικοι χαλκοι . Εκεινο που πρεπει να προσεξετε ειναι οτι δεν εχουν ολες οι εταιριες ενσωματωμενη νανοτεχνολογια.

Υπαρχουν και Αμερικανικες με τα ιδια ευρηματα σε εφαρμογες καρυδιας και αμυγδαλιάς πεντα-υδρικων θειικων χαλκων σε σχεση με το Kocide 2000.

Στην κατηγορια αυτων των διεισδυτικων χαλκων δεν συγκαταλεγονται οι χαλκοι γλυκονικων και επταγλυκονικων συμπλόκων. Γι αυτους θα αναρτήσουμε χωριστα μελετη για την δράση τους.

Είμασταν σχεδον σιγουροι εδω και χρόνια για την αποτελεσματικοτητα αυτων και αλλων βιοτεχνολογικων προιοντων τα οποια τα χρησιμοποιουμε εδω και μια 10ετια στη ΣΤΟΑ ΤΟΥ ΦΥΤΟΥ.

AgroclinicGR

Στοα του Φυτου 2531083288