PL186594B1 - Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami grzybowymi - Google Patents

Abstract

Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami grzybowymi, znamienny tym, że stanowi go żelopodobna wodna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu zawierająca 0.001 - 10% wagowych mikrokystalicznego polimeru charakteryzującego się średnim ciężarem cząsteczkowym nie niższym niż 1000 daltonów, korzystnie 10000 - 300000 daltonów, wskaźnikiem wtórnego pęcznienia nie niższym niż 100%, korzystnie 500 - 2000%, stopniem deacetylacji nie niższym niż 65% korzystnie 70 - 95% i średnim wymiarem cząstek w zakresie 1-100 pm oraz odznaczającego się, przy stężeniu wynoszącym 0.001 - 0.5% wagowych w zawiesinie, aktywnością biologiczną inhibitowania rozwoju patogenów grzybowych występujących w glebie i/lub na roślinie poprzez bezpośrednie oddziaływanie na czynnik chorobotwórczy oraz indukowanie naturalnej odporności roślin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest biopreparat do ochrony roślin przed chorobami grzybowymi.

W publikacjach „Experimental Mycology”, tom 3, str. 285 - 287, 1979r., „Physiological and Molecular Plant Pathology”, tom 41, str. 33 - 52, 1992r., „Phytopathology”, tom 84, str. 312 - 320. 1994r., „Molecular Plant-Microbe Interactions”, tom 7, str. 531 - 533, 1994r., „Experimental Mycology”, tom 8, str. 276 - 281, 1984r., „Physiological Plant Patholog”, tom 20. str. 119 - 123, 1982r. opisano zastosowanie wyjściowego chitozanu jako elicitora lub środka ochrony roślin przeciw chorobom grzybowym, takim jak: Fusarium solani. Capsicum annum, Catharanthus roseus czy Aphanomyces enteiches. Wyjściowy chitozan stosowano w postaci wodnych roztworów w kwasach. Znane preparaty oparte na chitozanie, z uwagi na formulację, mogą wykazywać działanie fitotoksyczne w przypadku roślin. Nie są one wystarczająco efektywne w oddziaływaniu na choroby grzybowe in vivo. Z uwagi na formę działają one selektywnie na chorobotwórcze grzyby i nie wykazują kontrolowanego oddziaływania na grzyby in vivo bez możliwości jednoczesnego oddziaływania na różne szczepy grzybów.

Znane są także z monografii „Nauka o chorobach roślin”, Państwowe Wydawnictwo Rolnictwa i Leśnictwa, W-wa, 1987r., oraz m.in. z następujących pozycji literaturowych „Fitopatologia”, Państwowe Wydawnictwo Rolnictwa i Leśnictwa, W-wa, 1967r., „Ochrona roślin”, Państwowe Wydawnictwo Rolnictwa i Leśnictwa, W-wa. 1978r. oraz „Podstawy praktycznej ochrony roślin”, Wydawnictwo Akademii Rolniczej. Lublin. 1980r. sposoby chemicznego zwalczania chorób grzybowych roślin za pomocą syntetycznych fungicydów. Syntetyczne środki ochrony roślin charakteryzują się toksycznością zarówno w stosunku do środowiska jak i ludzi. Poza tym nie posiadają one zdolności do jednoczesnego zwalczania szeregu szczepów grzybów. Stosowanie syntetycznych pestycydów prowadzi do uodpornienia się w krótkim czasie patogenów na ich działanie. Aktualnie nie są znane biocydy o efektywnym działaniu na choroby grzybowe przy szerokim zakresie spektrum oddziaływania.

Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami grzybowymi według wynalazku stanowi żelopodobna wodna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu zawierająca 0,001 - 10% wagowych mikrokrystalicznego polimeru charakteryzującego się średnim ciężarem cząsteczkowym nie niższym niż 1000 daltonów, korzystnie 10000 - 300000 daltonów, wskaźnikiem wtórnego pęcznienia nie niższym niż 100%, korzystnie 500 - 2000%. stopniem deacetylacji nie niższym niż 65% korzystnie 70 - 95%, średnim wymiarem cząstek 1-100 pm i odznaczającego się, przy sfężeniu wynoszącym 0,001 - 0.5% wagowych w zawiesinie, aktywnością biologiczną inhibitowania rozwoju patogenów grzybowych występujących w glebie i/lub na

186 594 roślinie poprzez bezpośrednie oddziaływanie na czynnik chorobotwórczy oraz indukowanie naturalnej odporności roślin.

Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami grzybowymi według wynalazku należy do nowej grupy biocydów charakteryzującej się, obok bezpośredniego oddziaływania na czynnik chorobotwórczy, indukowaniem naturalnej odporności roślin na patogena. Szczególnie istotne jest oddziaływanie, poprzez indukowanie naturalnej odporności roślin, na patogeny ze szczepu Fusarium stanowiące ogromne zagrożenie dla roślin użytkowych jak i ozdobnych, powodując ich więdnięcie i zamieranie. Zastosowanie biopreparatu ogranicza rozwój choroby minimum o 50%. Stosowanie w ochronie roślin biopreparatu pozwala na wyeliminowanie skażenia środowiska z uwagi na jego naturalne pochodzenie jak i całkowitą biodegradowalność. Biodegradacja preparatu, który stanowi żelopodobna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu, następuje między innymi w wyniku oddziaływania enzymów występujących w roślinie lub w glebie do małocząsteczkowych oligoamiuosacharydów odznaczających się aktywnością biologiczną. Równocześnie mikrokrystaliczny chitozan stanowi naturalny elicitor indukujący naturalną odporność organizmu rośliny na patogenne grzyby. W wyniku procesu biodegradacji uzależnionego przede wszystkim od struktury chitozanu, a zwłaszcza od jego średniego ciężaru cząsteczkowego, wytwarzane są bioaktywne oligoaminosacharydy inhibitujące wzrost patogennych grzybów. Optymalne działanie biopreparatu jako elicitora obserwuje się przy średnim ciężarze cząsteczkowym mikrokrystalicznego chitozanu wynoszącym 10000 -300000 daltonów.

Zaletą biopreparatu według wynalazku jest jego wyższa o 10 - 50% aktywność biologiczna inhibitująca wzrost patogennych grzybów, w porównaniu do dotychczas stosowanego wyjściowego chitozanu rozpuszczonego w wodnych roztworach kwasów.

Biopreparat zastosowany jedno- czy dwukrotnie, w wyniku zarówno bezpośredniego oddziaływania na patogeny jak i indukowania odporności roślin na patogen jest wystarczający na cały okres wegetacji do ochrony upraw zagrożonych m.in. przez fuzariozy.

Biopreparat jest całkowicie bezpieczny dla środowiska, zwierząt i ludzi przy bardzo dużej skuteczności w zwalczaniu groźnych patogenów.

Zaletą biopreparatu jest możliwość jego stosowania przeciw patogenom odglebowym jak i występującym na roślinie, również na bulwach, cebulach bądź korzeniach roślin. Rośliny lub ich owoce mogą być spożywane już po kilku dniach od zastosowania biopreparatu bowiem nie ma ryzyka, iż na liściach, korzeniach czy owocach pozostały szkodliwe związki.

Zaletą biopreparatu jest także jego forma użytkowa w postaci żelopodobnej wodnej zawiesiny zdolnej do mieszania z każda ilością wody oraz nie powodującej, w wyniku jej stosowania, efektu fitotoksycznego na roślinie. Jednocześnie efektywne stężenie biopreparatu wynosi od 0,001 do 0.5% wagowych mikrokrystaliczego polimeru naturalnego, co gwarantuje efektywność ekonomicznąjego stosowania.

Biopreparat według wynalazku znajduje zastosowanie do ochrony roślin czy bulw przed szeroką gamą patogenów grzybowych, zarówno odglebowych jak i występujących na roślinach.

Ekologiczny biopreparat według wynalazku ilustrują bliżej podane przykłady wykonania nie ograniczając jego zakresu.

Przykład I. Mikrokrystaliczny chitozan w postaci żelopodobnej zawiesiny charakteryzujący się średnim ciężarem cząsteczkowym Mv = 144000 daltonów. wartością wskaźnika wtórnego pęcznienia WRV = 950%, stopniem deacetylacji SD = 73,4%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 10-20 pm i stężeniem polimeru równym 3,25% wag. rozcieńczano wodą w drodze intensywnego mieszania w czasie 10 min. przy szybkości 100 obr/min dla uzyskania biopreparatów o różnych stężeniach polimeru. Otrzymane biopreparaty stosowano doglebowo w drodze podlewania bezpośrednio po posadzeniu goździków do podłoża bez zakażenia oraz do sztucznie zakażonego podłoża grzybem typu Fusarium oxysporum f. sp. dianthi. Dla porównania stosowano także fungicyd o nazwie handlowej Topsin M 70 WP o stężeniu 0.1% wag. W okresie do 10 tygodni obserwowano wzrost, rozwój i zdrowotność roślin. W tabeli 1 przedstawiono wpływ mikrokrystalicznego chitozanu oraz dla porównania fungicydu Topsin M 70 WP na rozwój fuzariozy naczyniowej i wzrost goździków dla 1050 jednostek infekcyjnych Fusarium oxysporum f. sp. dianthi. Podlewanie goździków zawiesiną

186 594 mikrokrystalicznego chitozanu o stężeniu od 0.025 do 0,1% wag. istotnie ograniczyło rozwój fuzariozy naczyniowej. Uzyskane wyniki były porównywalne jak dla Topsinu, przy czym przy stosowaniu preparatu zawierającego mikrokrystaliczny chitozan o stężeniu 0,05% wag. przewyższały stosowany fungicyd. Mikrokrystaliczny chitozan nie wpływał na zahamowanie wzrostu goździków, podczas gdy efekt taki obserwowano przy zastosowaniu fungicydu Topsin M 70 WP. Zastosowanie wyjściowego chitozanu w postaci wodnego roztworu w kwasie octowym o podobnych stężeniach powodowało występowanie efektu fitotoksycznego podobnego jak w przypadku fungicydu Topsin M 70 Wp, przy obniżonej średnio o 10% efektywności działania.

Tabela 1

Kombinacja	Liczba chorych roślin po tygodniach	Liczba pędów	Wysokość roślin w cm
6	10
Kontrola bez zakażenia	0,0	0,0	4,9 c	27,6 c
Kontrola zakażona	3,3 e	4,0 c	3,7 a	19,2ab
Topsin M 70 WP 0, 1 % wag.	0,3 a	1,3 a	3,6 a	13,8 a
Mikrokrystaliczny chitozan 0,1 % wag.	1,3 a-d	1,5 a	4,3 b	26,2 bc
Mikrokrystaliczny chitozan 0,05% wag.	0,5 ab	2,0 a	4,3 b	27,9 c
Mikrokrystaliczny chitozan 0,025% wag.	1,0 a-c	2,0 a	3,8 a	22,3 bc
Mikrokrystaliczny chitozan 0,0125% wag.	1,3 a-d	3,3 b	3,1 a	20,7 b

P r z y k ł a_d II. Mikrokrystaliczny chitozan w postaci żelopodobnej zawiesiny charakteryzujący się Mv = 230000 daltonów, WRV = 1450%, SD = 82.8%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 10-15 pm i stężeniem polimeru równym 2,83% wag. rozcieńczano wodą w drodze intensywnego mieszania w czasie 5 minut przy 150 obr/min. Otrzymany biopreparat roboczy mikrokrystalicznego chitozanu o stężeniu 0,5% wag. zastosowano do podlewania roślin gerbery i cyprysika po ich posadzeniu. Rośliny te infekowano grzybami typu Phytophthora cryptogea i Phytophthora cinnamoni powodujących fytoftorozę roślin. Zastosowanie mikrokrystalicznego chitozanu spowodowało, że po 8 tygodniach jedynie 50% testowych roślin uległo infekcji. W przypadku kontroli roślin nie chronionych preparatem stwierdzono występowanie 100% zainfekowanych roślin.

P r z y k ł a_d III. Mikrokrystaliczny chitozan w postaci żelopodobnej zawiesiny charakteryzujący się Mv = 220000 daltonów, WRV = 1170%, SD = 79,2%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 20 - 30 pm i stężeniem polimeru równym 4,53% wag. rozcieńczano wodą w drodze mieszania w czasie 15 minut przy 200 obr/min dla uzyskania różnych stężeń formy użytkowej. Doświadczenia prowadzono na różach odmiany Sabrina i Madelon uprawianych w szklarni i w tunelu foliowym. Rośliny opryskiwano 3-krotnie biopreparatem o różnym stężeniu w odstępach tygodniowych, rozpoczynając zabiegi przy pojawieniu się pierwszych objawów infekcji mączniaka prawdziwego powodowanego przez grzyb typu Sphaerotheca pannosa var. rosae. Jako preparat porównawczy zastosowano fungicyd o nazwie handlowej Saprol stosowany powszechnie w ochronie róż przed mączniakiem prawdziwym i czarną plamistością. Wyniki testów (tabela 2) związanych z oceną skuteczności mikrokrystalicznego chitozanu po 2 i 4 tygodniach stosowania ochrony wykazały, iż preparat ten istotnie ograniczał rozwój mączniaka prawdziwego w szerokim zakresie stężenia, nie wpływając negatywnie na wzrost i rozwój roślin w przeciwieństwie do fungicydu.

186 594

Tabela 2

Kombinacja	W szklarni po tygodniach	W tunelu foliowym po tygodniach
2	4	2	4
Kontrola	2,3 c	4,3 c	4,5 d	4,8 e
Saprol	0,3 a	0,4 a	2,4 c	1,8 d
Mikrokrystaliczny chitozan 0,05% wag.	0,9 b	1,4 b	1,9 b	1,2 c
Mikrokrystaliczny chitozan 0,1% wag.	1,1 b	1,4 b	1,7 a	0,8 b
Mikrokrystaliczny chitozan 0,15% wag.	1,3 b	1,0 b	2,1 b	0,7 a

Przykład IV. Mikrokrystaliczny chitozan o właściwościach jak w przykładzie III zastosowano do ochrony pędów róż przed infekcją mącznika rzekomego powodowanego przez grzyby typu Peronospora sparsa. W tabeli 3 przedstawiono skuteczność mikrokrystalicznego chitozanu w ochronie pędów róż przed Peronospora sparsa po 4 tygodniach. Zastosowanie mikrokrystalicznego chitozanu w stężeniu 0,0625% wagowych pozwoliło na zahamowanie infekcji mącznika rzekomego w stopniu porównywalnym dla fungicydu o handlowej nazwie Sandofan M w stężeniu 0,2% wagowych.

Tabela 3

Kombinacja	Stężenie w %	Stopień porażenia
Kontrola	-	2,74 c
Saudofan M	0,2	0,44 a
Mikrokrystaliczny chitozan	0,0625	0,74 ab
Mikrokrystaliczny chitozan	0,125	1,23 ab
Mikrokrystaliczny chitozan	0,25	1,36 b

P r z y k 1 a_d V. Mikrokrystaliczny chitozan w postaci żelopodobnej zawiesiny charakteryzujący się Mv = 40000 daltonów, WRV = 1540%, SD = 92.8%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 10-20 pm i stężeniem polimeru równym 3,10% wagowych rozcieńczano wodą jak w przykładzie I. Mikrokrystaliczny chitozan stosowano profilaktycznie i interwencyjnie jednorazowo w 3 stężeniach polimeru, w przypadku ochrony difenbachii przed Myrothecium roridum powodującym pierścieniową plamistość liści. W tabeli 4 przedstawiono zależność średnicy nekrotycznych plam (w mm) na liściach difenbachii zakażonych Myrothecium roridum w zależności od stężenia mikrokrystalicznego chitozanu i czasu inokulacji. Mikrokrystaliczny chitozan zastosowany profilaktycznie i interwencyjnie spowodował istotne ograniczenie rozwoju pierścieniowatej plamistości.

Tabela 4

Kombinacja	Profilaktycznie w doświadczeniach po dniach	Iuterwencyjnie w doświadczeniach po dniach
1 dośw.	2 dośw.	1 dośw.	2 dośw.
7	14	7	14	7	14	7	14
Kontrola	17,1 e	20,3 d	9,7 b	12,9 b	17,1 e	20,3 d	9,7 b	12,9 b
Mikrokryst. chitozan 0,05% wag.	2,9 a	3,6 a	5,2 a	7,6 a	8,4 c	8,7 bc	5,6 a	9,2 ab
Mikrokryst. chitozan 0,1% wag	5,4 b	6,4 b	5,6 a	8,5 ab	8,7 cd	9,0 bc	7,1 ab	11,7 ab
Mikrokryst. chitozan 0,15% wag.	5,9 bc	6,4 b	5,9 a	9,0 ab	11,9 d	12,5 c	6,8 a	11,0 ab

186 594

P r z y k ł a_d VI. Mikrokrystaliczny chitozan w postaci żelopodobuej zawiesiny charakteryzujący się Mv = 79000 daltonów, WRV = 860%, SD = 86,4%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 40 - 60 pm i stężeniem polimeru równym 3,2% wagowych rozcieńczano wodą w drodze intensywnego mieszania jak w przykładzie 1. Uzyskany biopreparat o stężeniu mikrokrystalicznego chitozanu w zakresie 0,05 do 0,5% wag. poddano testowaniu w warunkach in vitro na podłożu stałym składającym się z agarozy i ubogiej pożywki na które nanoszono grzybnię Botrytis cinerea i inkubowano w temperaturze 37°C, a następnie określano stopień inhibicji wzrostu grzyba (tabela 5). Wyniki testowania wskazują, iż przy stosowaniu biopreparatu o stężeniu mikrokrystalicznego chitozanu w zakresie 0,25 - 0,50% wag. następuje całkowita inhibicja wzrostu grzyba spowodowana przez bezpośrednie oddziaływanie na niego mikrokrystalicznego chitozanu.

Tabela 5

Stężenie mikrokrystalicznego chitozanu , % wag.	Inhibicja wzrostu ,% w stosunku do kontroli
0,005	38
0,10	79
0,25	98
0.50	100

Przykład. VII. Mikrokrystaliczny chitozan w postaci żelopodobnej zawiesiny charakteryzujący się Mv = 76000 daltonów, WRV = 1050%, SD - 85,5%, średnim wymiarem cząstek w zakresie 10-30 pm i stężeniem polimeru równym 4,18°o wagowych rozcieńczano wodą w drodze intensywnego mieszania w czasie 10 minut przy szybkości mieszania 100 obr/min. dla uzyskania biopreparatów o różnych stężeniach mikrokrystalicznego chitozanu. Otrzymane biopreparaty stosowano doglebowo w drodze podlewania bezpośrednio po posadzeniu cyklamenów do podłoża bez zakażenia i sztucznie zakażonego przez grzyb typu Fusarium oxysporum f. sp. cyclaminis (liczebność inicjalna patogena Foc = 3372 jednostek infekcyjnych / g podłoża). Dla porównania stosowano preparat handlowy Topsin M 70 WP w stężeniu 0,1% wag. W okresie do 10 tygodni obserwowano wzrost, rozwój i zdrowotność cyklamenów, a po upływie tego czasu obliczano liczebność populacji tego patogena. Doświadczenia założono w układzie bloków losowych w czterech powtórzeniach po 5 roślin i powtarzano je dwukrotnie. Uzykane wyniki zestawiono w tabelach. W tabeli 6 przedstawiono skuteczność mikrokrystalicznego chitozanu w ochronie cyklamenów przed Fusarium oxysporum f.sp. cyclaminis, a w tabeli 7 - wpływ mikrokrystalicznego chitozanu na liczebność populacji grzyba po miesiącu od sadzenia. Mikrokrystaliczny chitozan zastosowany do ochrony cyklamenów hamował w sposób istotny rozwój choroby tak jak preparat Topsin M, oraz znacznie ograniczał liczebność patogena w podłożu do ok. 800 jednostek infekcyjnych / g podłoża, zwłaszcza przy stężeniu biopreparatu chitozanowego 0,05% (dla porównania kontrola ok. 3000 jednostek infekcyjnych / g podłoża).

Tabela 6

Kombinacja	Tygodnie od sadzenia
4	10
Kontrola	1,75 b	4,5 ab
TopsinM 70 WP 0,1%	0,25 a	2,0 a
Mikrokrystaliczny chitozan 0,2%	1,0 ab	3,0 ab
Mikrokrystaliczny chitozan 0,1%	1,0 ab	4,25 b
Mikrokrystaliczny chitozan 0,05%	0,75 ab	3,5 ab
Mikrokrystaliczny chitozan 0,025%	0,5 ab	3,0 ab

186 594

Ί

Tabela 7

Kombinacja	Liczba jednostek infekcyjnych w 1 g.podloża
Kontrola	2992
Mikrokrystaliczny chitozan 0,2%	1020
Mikrokrystaliczny chitozan 0,1%	901
Mikrokrystaliczny chitozan 0,05%	799
Mikrokrystaliczny chitozan 0,0125%	850

186 594

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Biopreparat do ochrony roślin przed chorobami grzybowymi, znamienny tym, że stanowi go żelopodobna wodna zawiesina mikrokrystalicznego chitozanu zawierająca 0.001 10% wagowych mikrokystalicznego polimeru charakteryzującego się średnim ciężarem cząsteczkowym nie niższym niż 1000 daltonów, korzystnie 10000 - 300000 daltonów, wskaźnikiem wtórnego pęcznienia nie niższym niż 100%, korzystnie 500 - 2000%, stopniem deacetylacji nie niższym niż 65% korzystnie 70 - 95% i średnim wymiarem cząstek w zakresie 1-100 pm oraz odznaczającego się, przy stężeniu wynoszącym 0.001 - 0.5% wagowych w zawiesinie, aktywnością biologiczną inhibitowania rozwoju patogenów grzybowych występujących w glebie i/lub na roślinie poprzez bezpośrednie oddziaływanie na czynnik chorobotwórczy oraz indukowanie naturalnej odporności roślin.