Sposób eradykacji bakteryjnych fitopatogenów


ZESPÓŁ AUTORSKI

Politechnika Wrocławska / Uniwersytet Gdański

dr inż. Anna Dzimitrowicz

dr Agata Motyka-Pomagruk

dr hab. inż. Piotr Jamróz

dr inż. Wojciech Śledź

mgr Weronika Babińska

prof. dr hab. Ewa Łojkowska

prof. dr hab. inż. Paweł Pohl

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Opracowane przez Nasze Zespoły rozwiązanie stanowi odpowiedź na problem związany z ochroną płodów rolnych i przetworów spożywczych przed mikroorganizmami chorobotwórczymi względem roślin, co umożliwi zapewnienie odpowiedniej ilości żywności dla wciąż zwiększającej się populacji ludzkiej. W Wynalazku zaproponowaliśmy wykorzystanie najpowszechniejszego ze stanów skupienia materii, tj. plazmy. Plazma cechuje się tym, że jest zjonizowanym gazem, który wykazuje unikatowe właściwości, głównie ze względu na fakt bycia źródłem reaktywnych form tlenu i azotu, np. tlenków azotu, ozonu czy też rodników hydroksylowych oraz nadtlenku wodoru. Ze względu na możliwość doboru rodzaju plazmy (a co jest z tym związane konieczność opracowania układów reakcyjno-wyładowczych do jej kontrolowanego generowania), jak również jej właściwości, jest możliwe późniejsze sterowanie jej zastosowaniami. W Wynalazku przedstawiliśmy wykorzystanie wyładowania jarzeniowego, generowanego pod ciśnieniem atmosferycznym w kontakcie z cieczą (rodzaj nietermicznej plazmy atmosferycznej) do aktywacji wodnych roztworów soli nieorganicznych, celem inaktywacji za pomocą tych roztworów mikroorganizmów chorobotwórczych względem roślin, powodujących straty w rolnictwie i przemyśle spożywczym. Dzięki opracowanemu Wynalazkowi można uzyskiwać w sposób ciągły aktywowane za pomocą NTP wodne roztwory soli nieorganicznych o właściwościach antybakteryjnych. Uzyskane preparaty mogą być aplikowane na plony roślin uprawnych i warzywniczych (owoce, nasiona, bulwy, korzenie) czy także rośliny ozdobne w formie oprysków bądź przykładowo zamgławiania. Rozwojowość i znaczenie proponowanego przez Nasz Zespół rozwiązania została doceniona przez Narodowe Centrum Nauki (konkurs Opus 17, projekt pt.: "Zbadanie antybakteryjnych właściwości roztworów post-plazmowych uzyskiwanych za pomocą zimnych plazm atmosferycznych względem ekonomicznie istotnych fitopatogenów oraz wpływu tych cieczy na wzrost roślin uprawnych"), od którego uzyskaliśmy środki finansowe na doskonalenie tego rozwiązania. Środki o które wnioskujemy w konkursie Eureka nie będą tożsame ze środkami finansowanymi z ramienia NCN.

ISTOTA WYNALAZKU

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie wodnych roztworów soli nieorganicznych traktowanych nietermiczną plazmą atmosferyczną (ang. non-thermal plasma, NTP) do efektywnej eradykacji mikroorganizmów chorobotwórczych względem roślin. Przedstawione rozwiązanie jest odpowiedzią na ekonomicznie istotne straty odnotowywane w sektorze rolniczym bądź ogrodniczym, a wynikające z zakażeń bakteryjnymi patogenami roślin. Traktowane NTP wodne roztwory soli nieorganicznych, zawierają niezbędne mikroelementy pobierane naturalnie przez rośliny (przykładowo azotan (V) potasu, siarczan (VI) magnezu czy azotan (V) amonu). Stąd oprócz efektu wspomagającego wzrost roślin, roztwory te nabierają właściwości antybakteryjnych, co wynika z faktu, że NTP jest źródłem reaktywnych form tlenu i azotu (ang. reactive oxygen and nitrogen species, RONS) oraz promieniowania UV. Jak powszechnie wiadomo RONS oraz UV wykazują silne działanie przeciwdrobnoustrojowe, charakteryzujące następnie uzyskane przez nas roztwory post-plazmowe. Warto wspomnieć, że do realizacji opracowanego sposobu inaktywacji bakteryjnych fitopatogenów wykorzystywany jest unikatowy i innowacyjny w skali światowej przepływowy układ reakcyjno-wyładowczy, w którym to wyładowanie jarzeniowe generowane pod ciśnieniem atmosferycznym (źródło NTP) jest stosowane do ciągłego traktowania wodnego roztworu danej soli nieorganicznej (wideoprezentacja nr 1). W przedstawionym Wynalazku wykazaliśmy, że poddane działaniu NTP wodne roztwory soli nieorganicznych mogą znaleźć zastosowanie do unieczynniania bakterii chorobotwórczych względem roślin, przykładowo gatunków odpowiedzialnych za mokrą zgniliznę i czarną nóżkę ziemniaka: Dickeya solani, Pectobacterium parmentieri czy też Pectobacterium atrosepticum (wcześniej wymienione bakterie zaliczano do pektynolitycznych bakterii z rodzaju Erwinia. Są one odpowiedzialne za poważne straty gospodarcze). Uzyskane roztwory post-plazmowe utrzymują właściwości przeciwdrobnoustrojowe przez okres co najmniej 3 miesięcy.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Uzyskane wyniki badań odnoszą się do możliwości unieczynniania bakteryjnych fitopatogenów za pomocą wodnych roztworów soli nieorganicznych aktywowanych za pomocą nietermicznej plazmy atmosferycznej (NTP). Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, żadna z grup badawczych nie uzyskiwała wodnych roztworów soli nieorganicznych traktowanych w opracowany sposób. Potencjał komercjalizacyjny Wynalazku jest związany z przeskalowaniem układu reakcyjno-wyładowczego z NTP, tak aby była możliwa efektywna aktywacja większej objętości wspomnianych roztworów w stosunkowo krótkim czasie.