Elicytacja roślin to proces aktywacji obronnych i adaptacyjnych mechanizmów roślin w odpowiedzi na obecność bodźców zewnętrznych, zwanych elicytorami. Przedstawiamy różnorodne czynniki elicytujące oraz mechanizmy, przez które wpływają one na rośliny. A także podajemy zastosowania praktyczne tego zjawiska.
Kwasy czy promieniowanie?
Czynniki elicytujące mogą być różnorodne pod względem swojej natury chemicznej i fizycznej. Należą do nich patogeny takie jak bakterie, wirusy, grzyby i inne. Patogeny roślinne mogą wydzielać czynniki elicytujące, które stymulują odpowiedź obronną roślin. W trakcie nawożenia roślin może też dojść do procesu elicytacji.
Częściej jednak stosuje się związki organiczne np. kwas jasmonowy. Jest on jednym z kluczowych fitohormonów zaangażowanych w regulację odpowiedzi obronnej roślin, a także działa jako czynnik elicytujący. Podobnie kwas salicylowy. Jest znany ze swojej roli w sygnalizacji obronnej roślin, szczególnie w odpowiedzi na infekcje patogenów.
Stosuje się także fizyczne czynniki abiotyczne takie jak promieniowanie UV o odpowiedniej długości fali, czy niską temperaturę. Należy jednak zaznaczyć, że oprócz czynników fizycznych większość czujników chemicznych pozostawia pozostałości, których obecność wpływa negatywnie na jakość surowca roślinnego.
Elicytacja roślin – geny obronne
Proces elicytacji jest złożony i obejmuje szereg mechanizmów molekularnych i biochemicznych. Niektóre z głównych mechanizmów to sygnalizacja hormonalna. Poprzez fitohormony, takie jak kwas jasmonowy, kwas salicylowy i kwas abscysynowy, odbywa się przekazywanie sygnałów elicytacyjnych w roślinach. Może nastąpić aktywacja genów obronnych kodujących enzymy obronne, takie jak kinazy MAP i PR proteiny, enzymy pozwalające wywarzać substancje ochronne. Może nastąpić produkcja metabolitów wtórnych takich jak fitoaleksyny, flawonoidy i terpenoidy, które pełnią funkcje obronne w odpowiedzi na elicytację.
Często dochodzi do akumulacji przeciwutleniaczy, które chronią rośliny przed stresem oksydacyjnym związanym z reaktywnymi formami tlenu. Pod wpływem elicytorów zachodzą zmiany morfologiczne i fizjologiczne takie jak zwiększenie grubości ścian komórkowych. A także fizjologicznych, takich jak aktywacja mechanizmów zamykania otworów szparkowych.
Elicytację w większości przypadków stosuje się w warunkach laboratoryjnych próbując zwiększyć odporności roślin na patogeny. Może to przyczynić się do ograniczenia stosowania pestycydów. Można poprzez stymulowanie odpowiedzi obronnej roślin próbować zwiększyć wydajność i jakość upraw rolniczych. Lub poprzez manipulację mechanizmami elicytacji doprowadzić do zwiększonej odporności na stres abiotyczny i biotyczny. Ciekawym kierunkiem jest zastosowanie elicytacji w hodowli roślin leczniczych, która może zwiększyć zawartość cennych związków biologicznie aktywnych.
Ozon – zalety i zastosowanie
Ozon, oznaczany chemicznie jako O3, jest gazem składającym się z trzech atomów tlenu. Jego właściwości dezynfekcyjne i oksydacyjne od dawna są wykorzystywane w różnych dziedzinach, w tym w oczyszczaniu wody i powietrza. Jednak coraz częściej ozon jest badany również pod kątem jego wpływu na rośliny jako potencjalny elicytor. Czyli substancję zdolną wywołać w roślinach odpowiedź obronną. Jego największą zaletą jest brak pozostałości chemicznych, ponieważ w czasie działania rozkłada się do tlenu cząstkowego O2.
Mechanizm działania ozonu jako elicytora przypuszczalnie wynika ze zdolności do indukowania stresu oksydacyjnego w roślinach. W wyniku ekspozycji na ozon dochodzi do produkcji reaktywnych form tlenu (ROS) w tkankach roślinnych. Te ROS pełnią funkcję sygnałową, stymulując ekspresję genów związanych z obroną roślin, takich jak geny kodujące enzymy antyoksydacyjne i białka obronne.
Ponadto, ozon może również aktywować szlaki metaboliczne, prowadzące do syntezy związków wtórnych, takich jak fitoaleksyny, które są kluczowe dla odporności roślinnej. Stosowanie ozonu jako elicytora może zwiększyć odporność roślin na stres biotyczny, takich jak ataki patogenów grzybowych czy owadów szkodników. Poprzez aktywację odpowiedzi obronnej, rośliny mogą szybciej i skuteczniej zwalczać infekcje, zmniejszając tym samym konieczność stosowania pestycydów.
Eksperymenty wykazały, że ekspozycja na ozon może prowadzić do zwiększonej zawartości związków fenolowych, witamin i innych substancji o właściwościach prozdrowotnych w owocach i warzywach. W ten sposób, zastosowanie ozonu jako elicytora może poprawić jakość i wartość odżywczą plonów szczególnie owoców. Niektóre badania sugerują, że niskie stężenia ozonu mogą mieć stymulujący wpływ na wzrost i rozwój roślin.
Technologie FortiFruits
Większość z prezentowanych wyników prac realizowana była w warunkach laboratoryjnych. Jednak na runku dostępne są rozwiązania pozwalające stosować elicytację w warunkach przemysłowych. Spółka FortiFruits jest startupem oferującym rozwiązania techniczne pozwalające prowadzić proces elicytacji owoców maliny, borówki wysokiej czy czarnej porzeczki. Profesjonalnie przeprowadzony proces pozwala zwiększyć zawartość związków fenolowych, witaminy C oraz poprawić trwałość przechowalnicza elicytowach owoców. Dodatkowo znacznie poprawia się stan mikrobiologiczny owoców oraz często dochodzi do obniżenia pozostałości pestycydów.
Warunki procesowe i rozwiązania techniczne powstały w oparciu o wieloletnie doświadczanie personelu naukowego pracującego w spółce. Elicytacji roślin – zastosowanie technologii może dać producentowi owoców przewagę jakości produkowanych owoców, gwarantującą uzyskanie sukcesu rynkowego owoców oraz przetworów z nich wytwarzanych.
Maciej Balawejder
Zobacz też: https://www.pprol.pl/przechowywanie-swiezych-owocow-i-warzyw-system-dla-roztropnych/
Sprawdź: https://fortifruits.pl/?page_id=69
