Σύγχρονες μέθοδοι αντιμετώπισης εδαφογενών παθογόνων των φυτών
Authors: Λυκογιάννη Μαρία 
Published: October 2023

Η βιώσιμη γεωργία είναι ένα πολύπλοκο και πολύπλευρο ζήτημα. Από άποψη φυτοπροστασίας, οι ασθένειες των φυτών μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντική μείωση της παραγωγής εκ των όποιων τα εδαφογενή παθογόνα αποτελούν μία πολύ σημαντική πρόκληση καθώς υπάρχει έλλειψη σε φυτοφάρμακα για την αντιμετώπισή τους. Ως αποτέλεσμα αυτού, είναι επιτακτική η ολιστική προσέγγιση και απαραίτητη η εύρεση καινοτόμων λύσεων για την αντιμετώπισή τους. Σε αυτό το πλαίσιο, στην παρούσα διδακτορική διατριβή, αρχικά ελέγχθηκαν η αποτελεσματικότητα και η φυτοτοξικότητα νανοσωματιδίων υπερδιακλαδισμένης πολυαιθυλενιμίνης (ΗPEI) με διαφορετικά μοριακά βάρη (5000 και 25000 Da) καθώς και των παραγώγων της που προέκυψαν από την τροποποίηση του HPEI με ομάδες γουανιδίνης (GPEI) ή ομάδες τεταρτοταγούς αμμωνίου (QPEI) με στόχο τη διευρεύνηση της αξιοποίησής τους ως καινοτόμες δραστικές ουσίες στην αντιμετώπιση των εδαφογενών φυτοπαθογόνων. Tα αποτελέσματα έδειξαν την επίδραση του μοριακού βάρους, το οποίο ήταν ανάλογο με τη βιοδραστικότητά τους, καθώς και των τελικών ομάδων, όπου το QPEI ήταν το λιγότερο τοξικό. Με βάση αυτά τα αποτελέσματα επιλέχθηκαν τρία νανοσωματίδια (ΗPEI, GPEI, QPEI) με ίδιο μοριακό βάρος (25000 Da) για την περαιτέρω μελέτη της αποτελεσματικότητας στο εδαφογενές φυτοπαθογόνο Verticillium dahliae, και η επίδρασή τους στο μεταβολισμό του. Η συγκριτική μελέτη των HPEI, GPEI, QPEI έδειξε ότι η τροποποίησή του ΗPEI με τεταρτοταγείς αμμωνιακές ομάδες (QPEI) οδηγεί σε μειωμένη αποτελεσματικότητα έναντι της μυκηλιακής ανάπτυξης του μύκητα, ενώ η τροποποίηση με γουανιδινικές ομάδες (GPEI) έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερη τοξικότητα στο V. dahliae. Η μεταβολομική ανάλυση έδειξε ότι τα νανοσωματίδια έχουν ξεχωριστό μηχανισμό τοξικότητας. Ωστόσο, με βάση τα αποτελέσματα των αναλύσεων με το GC/EI/MS δεν μπορούν να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα για τον ακριβή μηχανισμό δράσης τους. Επίσης, δημιουργήθηκε ηλεκτρονική βιβλιοθήκη με τους μεταβολίτες που ανιχνεύτηκαν. Η παρούσα εργασία αποτελεί την πρώτη μελέτη του μεταβολισμού του βερτισιλλίου. Τα αποτελέσματα συνολικά ενίσχυσαν την ιδέα της πιθανής αξιοποίησής των υπό εξέταση νανοσωματιδίων ως καινοτόμα φυτοπροστατευτικά προϊόντα, για αυτό το λόγο στην συνέχεια εξετάστηκε η επίδρασή τους στην ανάπτυξη της λέμνας (Lemna minor L.). Παρόμοια με τα αποτελέσματα στο βερτισίλλιο, αποδείχθηκε η επίδραση της εισαγωγής τελικών ομάδων, όπου και πάλι το QPEI ήταν το λιγότερο τοξικό, καθώς επίσης επισημάνθηκε η επίδραση των τελικών ομάδων στο μηχανισμό τοξικότητάς τους. Επιπρόσθετα, επισημάνθηκε η σημασία της εξέτασης και μικρότερων δόσεων για την καλύτερη κατανόηση της επίδρασης των νανοσωματιδίων. Τέλος, βρέθηκε ότι η λέμνα αυξάνει τη δραστηριότητα των αντιοξειδωτικών ενζύμων ως απόκριση στο στρες που προκαλούν τα νανοσωματίδια. Σε δεύτερο στάδιο, μελετήθηκε η επίδραση της εφαρμογής υποχλωριώδους νατρίου κατά την απολύμανση του θρεπτικού διαλύματος (ΘΔ) υδροπονικής καλλιέργειας τομάτας στην θρέψη, ανάπτυξη και παραγωγή των φυτών τομάτας καθώς και την ασφάλεια των τελικών προϊόντων. Η απολύμανση του ΘΔ αποτελεί συνήθη γεωργική πρακτική για την αντιμετώπιση των εδαφογενών παθογόνων που αναπτύσσονται σε αυτό, χωρίς αυτό να υποστηρίζεται από πειραματικά δεδομένα σχετικά με την επίδραση της μεθόδου στα καλλιεργούμενα φυτά. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι το εφαρμοζόμενο πρωτόκολλο απολύμανσης δεν προκάλεσε προβλήματα φυτοτοξικότητας ή θρέψης στην καλλιέργεια της τομάτας. Η συγκέντρωση των 2,5 μg mL-1 χλωρίου οδήγησε σε σημαντική αύξηση της παραγωγής για την οποία απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση για την εξήγηση αυτής της αύξησης. Επιπλέον, η ανάλυση υπολειμμάτων στους καρπούς της extra κλάσης έδειξε ότι δεν περιείχαν υπολείμματα των τοξικών για τον άνθρωπο χλωρικών και υπερχλωρικών ιόντων. Τέλος, κατά την φυτοπροστασία της καλλιέργειας με βάση τις αρχές της Ολοκληρωμένης Διαχείρισης Εχθρών και Ασθενειών (IPM) εφαρμόστηκε spinosad για την αντιμετώπιση του λεπιδόπτερου Tuta absoluta. Για αυτό το λόγο, πραγματοποιήθηκε, επιπλέον, ανάλυση υπολειμμάτων στην οποία δεν βρέθηκαν υπολείμματα spinosad, συσχετίζοντας την υδροπονική καλλιέργεια με την παραγωγή ασφαλέστερων τροφίμων. Αναγνωρίζοντας, λοιπόν, το διεπιστημονικό χαρακτήρα της αειφορικής αντιμετώπισης των εδαφογενών παθογόνων η παρούσα διατριβή απαντά σχετικά ερωτήματα προσπαθώντας να ενισχύσει τη βιώσιμη γεωργία.