Plísňová onemocnění představují pro zemědělské plodiny významnou hrozbu, protože snižují výnosy. Počet účinných antimykotik používaných v zemědělství se každým rokem snižuje, protože některé jsou stahovány z trhu kvůli nežádoucím vlivům na životní prostředí. S klesajícím počtem dostupných antimykotik se rezistence vůči dostupným produktům stává stále častější. Tento problém se stupňuje, a proto je nutné jej rychle řešit. V opačném případě v nadcházejících letech přispějí mykotické choroby rostlin ke snížení zemědělské produkce a v důsledku toho k vyšším cenám potravin a omezené dostupnosti potravin.

Řešení navržené vědci z Jagellonské univerzity je založeno na beta-glukanech získaných z obilných zrn. Jedná se o polysacharidy vzniklé kombinací stovek nebo tisíců molekul glukózy. V přírodě se běžně vyskytují v buněčných stěnách obilovin a hub, mimo jiné rostlin. Jako složka rozpustné vlákniny vykazují beta-glukany různé vlastnosti podporující zdraví, podporují imunitu a snižují hladinu cholesterolu.

„Přípravek, který jsme vyvinuli, je založen na polymerních molekulách beta-glukanu, na které navazujeme kvartérní aminy. Tyto aminy se vyznačují kladným nábojem bez ohledu na pH. Tento náboj je klíčový pro antifungální aktivitu tohoto modifikovaného beta-glukanu,“ vysvětluje Dr. Kamil Kamiński, profesor na katedře fyzikální chemie a elektrochemie Jagellonské univerzity na Fakultě chemie.

Technicky vzato je příprava přípravku jednoduchý proces prováděný ve vodě a samotná reakce negeneruje vysoce toxický odpad a nevyžaduje významný energetický vstup, což tuto technologii potenciálně činí atraktivnější pro trh.

Vědci dosud provedli výzkum v laboratoři a na plodinách ječmene a tritikale. Přípravek byl účinný proti houbám Puccinia hordei, které způsobují rez ječmene, a Blumeria graminis, která způsobuje padlí obilovin. Prokázal také antimykotickou aktivitu proti rodu Fusarium, který zahrnuje řadu druhů představujících závažné patogeny plodin.

„Houby silně ovlivněné přípravkem jsou zodpovědné za nejčastější houbové infekce obilovin v naší zeměpisné šířce a jsou také nejničivější pro ziskovost plodin. V našich studiích vedlo použití nového přípravku k přibližně 50% inhibici houbových infekcí ve srovnání s kontrolní skupinou. Této úrovně dosahují organické přípravky v současnosti používané v zemědělství,“ říká spoluvynálezkyně vynálezu, Dr. Magdalena Skóra z katedry kontroly infekcí a mykologie na Lékařské fakultě Jagellonské univerzity.

Dr. Kamil Kamiński, profesor na Jagellonské univerzitě, dodává, že účinnost inhibice infekce způsobené houbami je srovnatelná s kontrolním ošetřením hexaglukonátem měďnatým, který se používá jako antimykotikum v zemědělství. „Důležité je, že během experimentálních polních studií jsme zjistili, že použití našeho přípravku zvýšilo výnosy přibližně o 20 procent ve srovnání s plodinami, které nebyly ošetřeny žádnými antimykotickými přípravky na ochranu rostlin,“ říká.

Vědci dosud nepotvrdili mechanismus jeho antimykotického účinku. Domnívají se však, že pozorovaný efekt s největší pravděpodobností vyplývá z elektrostatických interakcí mezi kladně nabitými částicemi beta-glukanu a negativně nabitými vnějšími vrstvami houbových buněk. Vliv má také specifická organizace a chemické složení buněčné stěny a membrány houby, které se výrazně liší od struktury jiných organismů. Tuto hypotézu potvrdí budoucí výzkum.

V této fázi výzkumu lze konstatovat, že produkt bude použit jako nový antifungální prostředek pro nejrozšířenější plodiny v Polsku: pšenici, ječmen a tritikale. Předběžné laboratorní výsledky naznačují, že navrhované řešení může být účinné i proti houbám napadajícím brambory a rajčata. V současné době však není možné identifikovat všechny druhy plodin a škůdce, u kterých by se produkt mohl použít. Rozsah účinku a účinnost se v současné době studují.

Vodný roztok lze použít v jakékoli rozumné fázi vývoje zrna. Aplikuje se postřikem pomocí nástrojů používaných pro aplikaci standardních přípravků na ochranu rostlin. „Tyto typy přípravků na ochranu rostlin se optimálně používají v podmínkách, které podporují tlak houbových infekcí, kdy existuje reálné riziko vzniku nebo zhoršení onemocnění,“ dodává Dr. Magdalena Skóra.

Výzkumný tým již provedl předběžné studie toxicity vyvinutého produktu, a to i na hmyzu (larvy můry Galleria mellonella) a savčích buněčných liniích. V obou případech nebyly prokázány žádné negativní účinky. Za zdůraznění stojí, že produkt je založen na složkách přírodního původu. Beta-glukany mají nejen zdokumentované účinky na zdraví, ale jsou také biologicky odbouratelné. Navíc se již léta široce používají jak v dietetice, tak v kosmetickém průmyslu a neexistují žádné zprávy o jejich negativních vlastnostech v těchto odvětvích.

Nová technologie je právně chráněna a za její komercializaci je zodpovědné Centrum pro transfer technologií CITTRU na Jagellonské univerzitě. Po současném výzkumu, který bude dokončen koncem tohoto roku, plánuje univerzita uvedení produktu na trh.

„V současné době probíhá výzkum s cílem prohloubit naše chápání potenciálních aplikací tohoto vynálezu. Vědci používají polní experimentální plodiny ke studiu mimo jiné synergických účinků produktu kombinací s dalšími přípravky na ochranu rostlin, které se v současnosti používají v zemědělství. Po dokončení této práce plánujeme získat jednoho nebo více partnerů z odvětví přípravků na ochranu rostlin, kteří nám na základě svých zkušeností na trhu a distribučních vyhlídek umožní produkt relativně rychle uvést na trh,“ říká Dr. Ing. Gabriela Konopka-Cupiał, ředitelka CITTRU UJ.

Povědomí o škodlivých účincích přípravků na ochranu rostlin se v posledních letech zvýšilo a regulační instituce zakazují používání více pesticidů používaných na konci minulého století. Očekává se, že v příštím desetiletí nebo dvou budou v EU zakázány další produkty, které se v současnosti používají v zemědělství. V používání zůstanou pouze ty na bázi síry a mědi. Pokud se ve stejném období zintenzivní fenomén rostoucí rezistence plísní vůči pesticidům, je možné, že jakýkoli nový chemicky formulovaný produkt bude nejúčinnější, protože plísně vůči němu dosud nebudou mít vyvinutou rezistenci.

„Silnou stránkou produktu, který navrhujeme, je, že tento typ sloučeniny v takových aplikacích nikdo předtím nepoužil. To znamená, že se nesetkáme s mechanismy rychlé rezistence u škůdců plodin,“ uzavírá profesor Kamiński.

Zdroj: www.uj.edu.pl/wiadomosci/ , autor: Łukasz Wspaniały