Τίτλος εργασίας

ΠΕ3: Μελέτη και αριστοποίηση της δράσης των παραγόμενων μικτών ενθυλακωμένων σκονών ως φυσικών συντηρητικών τροφίμων και των υγρών προϊόντων ως φυσικών σκευασμάτων φυτοπροστασίας

ΠΕ3 Διάρκεια: Μήνας Νο10 – Ν27

Φορέας Υλοποίησης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ

www.uth.gr ->link

ΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΠΕ3

Τα εκχυλίσματα των πολυφαινολών ελιάς έχουν μελετηθεί ως προς την πιθανή επίδρασή τους εναντίον φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών με σκοπό την ανάπτυξη φυσικών γεωργικών φαρμάκων (Kotsou κ.ά., 2004; Mavrakis, 2009; Moreno κ.ά., 2013; Leontopoulos κ.ά., 2015, 2016). Επιπρόσθετα, έχει αναφερθεί η χρήση των εκχυλισμάτων πολυφαινολών ελιάς, καθώς και διαφόρων μιγμάτων με άλλα εκχυλίσματα που συμβάλλουν συνεργιστικά στη δράση τους, ως φυσικά αντιμικροβιακά τροφίμων.

Από την έως τώρα έρευνα προκύπτει ότι ο συνεργισμός αντιμικροβιακών ουσιών λειτουργεί ως σημαντικό εργαλείο αποτελεσματικότητας και αύξησης της δράσης τους. Για το σκοπό αυτό, στα πλαίσια του ΠΕ3 θα αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα νέων μιγμάτων συνεργισμού που η εταιρεία POLYHEALTH A.E. και η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας έχουν χρησιμοποιήσει σε προκαταρκτικά πειράματα και υπάρχουν ενδείξεις ότι μπορούν να δώσουν εντυπωσιακά αποτελέσματα τόσο στον τομέα της φυτοπροστασίας όσο και στον τομέα συντήρησης τροφίμων και καλλυντικών.

Στα πλαίσια λοιπόν του ΠΕ3 πρόκειται να εξεταστεί και να αριστοποιηθεί με έρευνα:

α) η δράση in-vitro και in-vivo των παραγόμενων υγρών μιγμάτων πολυφαινόλης ελιάς/εκχυλισμάτων υπολειμμάτων χυμοποίησης ροδιού ή/και πορτοκαλιών ως παράγοντες φυτοπροστασίας εναντίον φυτοπαθογόνων μυκήτων φυλλώματος και εδάφους (υποενότητα Εργασίας ΠΕ3.1) και

β) η δράση των παραγόμενων ενθυλακωμένων σκονών συνεργισμού εκχυλίσματος πολυφαινόλης ελιάς/εκχυλισμάτων υπολειμμάτων χυμοποίησης ροδιού ή/και πορτοκαλιών ως φυσικά συντηρητικά in-vitro και in-vivo εναντίον παθογόνων και αλλοιογόνων μικροοργανισμών των τροφίμων και καλλυντικών (υποενότητα Εργασίας ΠΕ3.2). Και στις δύο περιπτώσεις, οι in vitro δοκιμές θα προηγηθούν των in vivo με σκοπό η έρευνα να επικεντρωθεί στα περισσότερο αποτελεσματικά μίγματα, περιορίζοντας τον αριθμό των τελικών δοκιμών.

ΠΕ3.1. Invitro και invivo Δοκιμές υγρών μιγμάτων ως παράγοντες φυτοπροστασίας εναντίον των φυτοπαθογόνων του φυλλώματος και του εδάφους των φυτών και των δένδρων.

Οι invitro δοκιμές θα πραγματοποιηθούν με διαφορετικές μεθόδους, ώστε να υπάρχει αξιοπιστία και δυνατότητα άντλησης κατά το δυνατόν ασφαλών συμπερασμάτων:

  • Με μελέτη των ζωνών αναστολής με τη μέθοδο των πηγαδιών (βοθρίων) ή των χάρτινων δίσκων, όπου μετά από επίστρωση του μικροοργανισμού στόχου σε κατάλληλο στερεό θρεπτικό υπόστρωμα (π.χ. Nutrient agar για βακτήρια, Potato Dextrose agar για ζύμες-μύκητες) θα τοποθετηθεί στο κέντρο του τριβλίου η υγρή αντιμικροβιακή ουσία (υγρό μίγμα εκχυλισμάτων πολυφαινόλης ελιάς και υπολειμμάτων χυμοποίησης ροδιού ή/και πορτοκαλιού) και θα μετρηθεί μετά από επώαση η ζώνη αναστολής (mm) γύρω από την αντιμικροβιακή ουσία.
  • Με μελέτη της ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης (MIC-Minimum Inhibitory Concentration) και της ελάχιστης θανατηφόρου συγκέντρωσης (ΜLC-Minimum Lethal Concentration) σε κατάλληλο υγρό θρεπτικό υπόστρωμα ανάπτυξης (π.χ. Nutrient broth για βακτήρια, Potato Dextrose broth για ζύμες-μύκητες) με αύξουσα συγκέντρωση της υγρής αντιμικροβιακής ουσίας.

Συγκεκριμένα, θα μελετηθεί η δράση εναντίον φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών με ενδιαφέρον σε γεωργικές εφαρμογές και συγκεκριμένα εδαφογενείς και υπέργειου τμήματος φυτοπαθογόνοι μύκητες όπως Verticillium dahliae, Fusarium oxysporum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Eutypa lata, Monilia laxa, Pyrenochaeta lycopersici, Phoma punicae, Aspergillus niger και Gaumanomyces graminis.

Μετά το τέλος της in vitro αξιολόγησης των μιγμάτων εκχυλισμάτων πρόκειται να επιλεγούν τα περισσότερο αποτελεσματικά μίγματα για κάθε ένα φυτοπαθογόνο μύκητα, ώστε να περιοριστεί ο αριθμός των in vivo πειραμάτων.

Για την in vivo αξιολόγηση της δράσης των επιλεγμένων μιγμάτων εκχυλισμάτων πολυφαινόλης ελιάς και υπολειμμάτων χυμοποίησης ροδιού ή/και πορτοκαλιού εναντίον φυτοπαθογόνων μυκήτων (που θα εμβολιαστούν σε φυτά τομάτας) θα αξιολογηθεί η επίδραση των μυκήτων στην ανάπτυξη των φυτών τομάτας, καθώς επίσης και η δυνατότητα των επεμβάσεων μιγμάτων πολυφαινολών να περιορίζουν την ανάπτυξη και δράση των φυτοπαθογόνων μυκήτων με την αξιολόγηση του ύψους, του νωπού και ξηρού βάρους υπέργειου και υπόγειου τμήματος, καθώς και του αριθμού ανθέων και καρπών της τομάτας. Στόχος του πειράματος είναι ο προσδιορισμός του αποτελεσματικότερου μίγματος που ταυτόχρονα δε θα προκαλεί προβλήματα φυτοτοξικότητας στην καλλιέργεια.

Μία σημαντική επιδίωξη του συγκεκριμένης υποενότητας εργασίας είναι να προταθεί ένα ή περισσότερα από τα παραγόμενα υγρά μίγματα συνεργισμού σαν βέλτιστη σύνθεση για αντιμετώπιση φυτοπαθογόνων του εδάφους και ένα ή περισσότερα σαν βέλτιστη σύνθεση εναντίον των φυτοπαθογόνων του φυλλώματος των φυτών. 

  1. ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΟΥ ΠΑΚΕΤΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑΣ & ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Στο πρώτο στάδιο της έρευνας, αξιολογήθηκε η in vitro (πείραμα σε τριβλία) αντιμικροβιακή δραστικότητα των πολυφαινολών εναντίον σημαντικών φυτοπαθογόνων μυκήτων όπως οι μύκητες Verticillium dahliae και Fusarium oxysporum που προκαλούν την ασθένεια αδρομύκωση στην τομάτα και ο Botrytis cinerea, είδος το οποίο προσβάλει τα άνθη, τα φύλλα και κυρίως τους καρπούς των φυτών προκαλώντας μετασυλλεκτικές σήψεις. Επιπλέον, αξιολογήθηκε η δράση τους εναντίον των φυτοπαθογόνων μυκήτων Rhizoctonia solani, Eutypa lata, Monilia laxa, Pyrenochaeta lycopersici, Phoma punicae, Aspergillus niger και Gaumanomyces graminis. Όλα τα είδη των μυκήτων που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονταν από συλλογή του Μπενακείου Φυτοπαθολογικού Ινστιτούτου.

Για την αξιολόγηση της αντιμικροβιακής δράσης των παραγόμενων πολυφαινολών εναντίον σημαντικών φυτοπαθογόνων ειδών εφαρμόστηκαν οι ακόλουθες τεχνικές:

  • Μέτρηση ζωνών αναστολής (Well diffusion assay)
  • Ρυθμός εξάπλωσης του μυκηλίου σε τριβλία Petri

με σκοπό τον προσδιορισμό της ελάχιστης επίδρασης διαφόρων συγκεντρώσεων και συνδυασμών 72 εκχυλισμάτων πολυφαινολών ελιάς, ροδιού και πορτοκαλιού.

Τμήμα των μυκηλιακών υφών από το αρχικό μέσο (τριβλία με PDA) τοποθετήθηκε σε δοκιμαστικούς σωλήνες οι οποίοι περιείχαν κεκλιμένο θρεπτικό υπόστρωμα PDA και οδηγήθηκαν στο ψυγείο στους 3 οC για να συντηρηθούν για περισσότερο χρονικό διάστημα. Η διεξαγωγή των πειραμάτων και η αξιολόγηση της δραστικότητας των προς εξέταση δειγμάτων πολυφαινολών που προέρχονται από επεξεργασία αποβλήτων ελαιοτριβείων, διενεργήθηκε με χρήση τμημάτων και σπορίων των μυκήτων από αυτό το υλικό.

Στο δεύτερο στάδιο της έρευνας, αξιολογήθηκε in vivo (συνθήκες θερμοκηπίου) η αποτελεσματικότητα των 11 πιο δραστικών εκχυλισμάτων πολυφαινολών (όπως προέκυψαν από το πείραμα εργαστηρίου) εναντίον 4 σημαντικών φυτοπαθογόνων ειδών (Verticillium dahliae, Rhizoctonia solani, Pyrenochaeta lycopersici και Botrytis cinerea) κατόπιν επιμόλυνσης τους σε φυτά τομάτας ηλικίας 15 ημερών (στάδιο τρίτου πραγματικού φύλου), ποικιλίας Bella Dona.

Στο πείραμα θερμοκηπίου, αξιολογήθηκαν το ύψος των φυτών τομάτας, το νωπό και ξηρό βάρος του υπέργειου και του υπόγειου τμήματος των φυτών, καθώς και ο αριθμός ανθέων και καρπών.

Τα αποτελέσματα του πειράματος εργαστηρίου (in vitro) έδειξαν ότι το εκχύλισμα πολυφαινόλης ελιάς, καθώς και τα μίγματα αυτού με μικρό ποσοστό εκχυλισμάτων πορτοκαλιού ή ροδιού περιόρισαν σε υψηλό ποσοστό (έως και 100%) την ανάπτυξη των φυτοπαθογόνων μυκήτων Botrytis cinerea, Verticillium dahliae, Rhizoctonia solani, Eutypa lata, Monilia laxa, Pyrenochaeta lycopersici και Phoma punicae. Εντούτοις, τα εκχυλίσματα που αξιολογήθηκαν δεν περιόρισαν σημαντικά την ανάπτυξη των φυτοπαθογόνων μυκήτων Fusarium oxysporum, Aspergillus niger και Gaumanomyces graminis.

Τα αποτελέσματα του πειράματος θερμοκηπίου (in vivo) έδειξαν ότι τα εκχυλίσματα ήταν μετρίως έως πολύ αποτελεσματικά εναντίον των τεσσάρων φυτοπαθογόνων μυκήτων. Ειδικότερα, το μίγμα που περιείχε τα εκχυλίσματα ελιάς:ροδιού:πορτοκαλιού σε αναλογία 80:12:8 προκάλεσε ταυτόχρονα μείωση της ανάπτυξης και των τεσσάρων μυκήτων, με αποτέλεσμα η ανάπτυξη των φυτών τομάτας να είναι ίδια με εκείνη των φυτών του μη μολυσμένου μάρτυρα.

Τα παραπάνω αποτελέσματα είναι πολύ ενθαρρυντικά και δείχνουν τη δυνατότητα των εκχυλισμάτων πολυφαινολών ελιάς, ροδιού και πορτοκαλιού να αναπτυχθούν μελλοντικά σε αποτελεσματικά φυσικά γεωργικά φάρμακα.

ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΤΟΥ ΠΕ3

Το ΠΕ3.1 έχει ολοκληρωθεί με απόλυτη επιτυχία και τα παραδοτέα του είναι διαθέσιμα.

ΠΕ3.1

γραπτή έκθεση πειραματικών αποτελεσμάτων, συμπερασμάτων και προτάσεων με θέμα: «Μελέτη της δράσης των παραγόμενων υγρών μιγμάτων in-vitro όσο και in-vivo ως παράγοντες φυτοπροστασίας εναντίον των φυτοπαθογόνων του φυλλώματος και του εδάφους των φυτών και των δένδρων.» (50-150 σελίδες). ΔΙΑΘΕΣΙΜΑ: 2 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΚΘΕΣΕΙΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ 268 ΣΕΛ. ΚΑΙ 136 ΣΕΛ., ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΑ.

ΠΕ3.3

δημοσίευση σε έγκριτο διεθνές περιοδικό που θα αφορά την in-vitro και in-vivo επίδραση των παραγόμενων υγρών μιγμάτων ως παράγοντες φυτοπροστασίας έναντι των φυτοπαθογόνων του φυλλώματος και του εδάφους των φυτών και των δένδρων. ΔΙΑΘΕΣΙΜΑ: ΕΧΟΥΝ ΠΑΡΑΧΘΕΙ ΚΑΙ ΔΗΜΟΣΙΕΥΘΕΙ ΔΥΟ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΕ ΕΓΚΡΙΤΟ ΔΙΕΘΝΕΣ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ.