I Vi har mycket på spel i det moderna jordbruket.Att producera kvalitetslivsmedel, minska förluster och göra det på ett sätt som respekterar miljön och människors hälsa, samtidigt som man främjar naturlig anpassning till torkaProblemet är att traditionella kemiska verktyg blir alltmer begränsade, genererar resistens hos patogener och dessutom inte passar in i de nya kraven på hållbarhet.
I detta sammanhang, Naturliga elicitorer har blivit en av de stora tillgångarna för att hantera skadedjur, sjukdomar och stress utan att förlita sig så mycket på syntetiska bekämpningsmedel. Istället för att direkt döda patogenen "tränar" dessa föreningar växten, aktiverar dess försvarssystem och förbereder den för att reagera bättre på svampar, bakterier, virus, insekter eller abiotiska faktorer som torka, kyla eller salthalt.
Vad är naturliga elicitorer och varför är de så intressanta?
När vi pratar om elicitorer syftar vi på molekyler som kan utlösa växters inre försvarDe kan utvinnas från växtextrakt, svampar, bakterier, cellväggar, sekundära metaboliter, fytohormoner eller till och med oorganiska föreningar och fysiska stimuli. De är inte konventionella gödningsmedel eller fungicider, även om vissa finns. naturliga fungicider anställda i såbäddar och ekologisk förvaltning.
I de fall de agerar som mellanhänder i igenkänning av växtpatogenerDe binder till specifika receptorer på plasmamembranet och utlöser därifrån en signalkaskad som påverkar uttrycket av hundratals gener relaterade till försvar. Resultatet är ett tillstånd av "immunalarm" som ofta sträcker sig bortom den initiala appliceringspunkten.
Enligt sitt ursprung klassificeras elicitorer vanligtvis i endogent och exogentEndogena föreningar är fragment eller molekyler som genereras inuti själva växten, såsom cellväggsfragment som frigörs efter skada eller stress. Exogena föreningar härrör från patogener (fragment av svampar, bakterier, virus), nyttiga mikroorganismer, botaniska extrakt eller kemiska ämnen som appliceras utifrån.
Ett annat vanligt förekommande kriterium är dess natur: biotiska och abiotiska elicitorerBiotiska faktorer inkluderar komplexa kolhydrater i cellväggar, oligosackarider, proteiner, enzymer och fettsyror såsom arakidonsyra. Abiotiska faktorer omfattar metallsalter, UV-strålning, låga temperaturer, oorganiska föreningar såsom natriumsilikat och gaser såsom ozon och CO₂.2 och även fysiska behandlingar som värme eller pulserande ljus.
Det viktiga är att växten, efter att en elicitor har påverkat den, går in i ett tillstånd av Förvärvad systemisk resistens (SAR) eller inducerad systemisk resistens (ISR)I detta tillstånd aktiveras eller "förladdas" försvarsmekanismerna, så att när den faktiska patogenen anländer är responsen snabbare, mer intensiv och effektiv, även i organ som inte behandlades direkt.
Hur inducerad immunitet fungerar: SAR, ISR och viktiga hormonella vägar
Växtförsvar är organiserat i två huvudnivåer: förformade (konstitutiva) försvar och inducerade försvarDe förformade barriärerna är de fysiska och kemiska barriärer som redan är "standard": vaxartad kutikula, epidermis tjocklek, trikomer, kutikulasammansättning, egenskaper hos stomata och lenticeller, eller närvaron av ämnen som terpener, alkaloider, fenoler eller saponiner.
De inducerade försvaren aktiveras endast när växten detekterar en attack eller en stressstimulans. I det ögonblicket aktiveras den s.k. överkänslighetsreaktion (HR), en lokal celldöd vid infektionspunkten, driven av snabba förändringar i jonflöde, fosforyleringar/defosforyleringar och en stark produktion av reaktiva syreradikaler (ROS) såsom H22O2 och superoxidradikal, tillsammans med en ökning av kväveoxid (NO).
Denna reaktion begränsar patogenens framsteg och åtföljs av syntesen av Fytoalexiner och andra defensiva metaboliterDessa inkluderar bland annat fenoler, lignin, tanniner, flavonoider, glukosinolater, glukanaser, kitinaser, lektiner, terpener, alkaloider och saponiner. I insektsresistenta växter ackumuleras även föreningar som stör skadedjurstillväxt och fertilitet.
Elicitors utnyttjar just detta system: De simulerar närvaron av en attack utan att patogenen faktiskt orsakar skada.På så sätt aktiverar växten sina försvarsmekanismer i förväg och minskar sin framtida sårbarhet. Därför rekommenderas att den inducerande behandlingen appliceras innan patogenen anländer och följs. Tips för att undvika skadedjursangreppinte när sjukdomen redan är fullt etablerad.
Fytohormoner spelar en grundläggande roll i hela denna process. De två mest studerade vägarna är de av salicylsyra (SA) och jasmonsyra (JA)Dessa förenas av etylen och, i situationer med abiotisk stress, abscisinsyra (ABA). AS är nära kopplat till SAR, särskilt mot biotrofiska patogener; AJ och etylen är mer associerade med försvar mot nekrotrofiska patogener och växtätare.
Balansen mellan de två vägarna är avgörande: Överdriven AS-signalering kan göra växten mer sårbar för insekterMedan överaktivering av AJ kan minska resistensen mot vissa patogener och hämma tillväxten, eftersom resurser omdirigeras till försvar snarare än biomassaproduktion.
Därför är den nya generationens kommersiella produkter, särskilt de av naturligt ursprung, formulerade för att modulera AS-, AJ- och etylenvägarna på ett balanserat sättsöka globalt skydd utan att hindra grödans tillväxtkraft eller produktivitet.
Komplexitet i användningen av elicitorer: dos, blandning och miljö
Att använda elicitorer är inte så enkelt som att bara applicera ett kontaktfungicid och glömma bort det. För att de ska fungera korrekt är vissa försiktighetsåtgärder viktiga. justera dosen och appliceringstiden korrektFör låga doser kanske inte aktiverar försvaret tillräckligt, och för höga doser kan orsaka en oproportionerlig respons som äventyrar tillväxten eller orsakar fytotoxicitet.
Vi måste också beakta deras kompatibilitet med andra produkter i hanteringsprogrammetVissa elicitorer kan förlora sin effektivitet om de blandas med vissa bekämpningsmedel eller gödningsmedel, eller omvänt kan de störa effekten av andra behandlingar. Att kontrollera etiketter, utföra preliminära tester och söka teknisk rådgivning är avgörande för undvika skadedjur på växter och maximera effektiviteten.
den Miljöförhållandena vid behandlingstillfället har en betydande inverkanTemperatur, relativ luftfuktighet, solstrålning och grödans vattenstatus påverkar absorption, translokation och fysiologisk respons. Samma produkt kan ge utmärkta resultat i ett sammanhang och mediokra resultat i ett annat om dessa variabler inte beaktas.
Uppföljning är lika viktigt. Helst bör användningen av elicitorer åtföljas av god övervakning. visuell övervakning och, där så är möjligt, laboratorieanalys för att kontrollera förändringar i defensiva metaboliter, antioxidantenzymer eller kvalitetsparametrar. Detta gör det enklare att justera dosering, frekvens och kombination med andra behandlingsmetoder.
Det är viktigt att komma ihåg att elicitorer inte är en trollstav: I situationer med intensiv stress eller otillräcklig hantering försämras det naturliga försvaret.Överdriven användning av syntetiska agrokemikalier, plötsliga förändringar i temperatur och luftfuktighet, extrem strålning eller svår torka kan överväldiga växternas immunförsvar och minska effektiviteten av alla resistensinduktionsstrategier.
Naturliga elicitorer före och efter skörd: kvalitetsförbättring och bevarande
Utöver direkt sjukdomsbekämpning under växtcykeln har elicitorer visat sig vara mycket intressanta verktyg för öka innehållet av fytokemiska föreningar och förbättra konserveringen efter skördEtt flertal vetenskapliga studier har undersökt dess effekt både vid applicering ute i fält och direkt på redan skördad frukt.
I körsbär, till exempel, användningen av före skörd oxalsyra (OA) i sorter som 'Sweet Heart' och 'Sweet Late'Applicerat i olika koncentrationer (0,5, 1 och 2 mM) vid viktiga ögonblick i fruktutvecklingen (stenhärdning, början av färgförändring och början av mogning), ökade AO körsbärens storlek, volym och vikt, samt förbättrade färg och fasthet, där 2 mM var den mest effektiva dosen.
Denna typ av behandling resulterade också i en ökat innehåll av bioaktiva föreningar och antioxidantpotential Vid skördetid har frukten högre halter av antocyaniner, flavonoider och klorogensyraderivat. Många av dessa föreningar är direkt relaterade till fruktens visuella attraktionskraft och hälsofördelar för konsumenten.
I plommon av sorter som 'Black Splendor' och 'Royal Rosa', oxalsyra och andra naturliga framkallare som t.ex. metyljasmonat (JaMe), salicylsyra (AS), acetylsalicylsyra (AAS) och metylsalicylat (SaMe) De har också visat mycket positiva resultat. De applicerades i olika utvecklingsstadier och i olika koncentrationer, och därefter valdes den mest effektiva för kvalitets- och fytokemiska analyser.
Dessa studier observerade en ökad produktion och förbättrade kvalitetsparametrar (vikt, fasthet, färg, lösliga ämnen och total syrahalt) både vid skörd och efter långa perioder av kyllagring. Dessutom bibehölls högre nivåer av totala fenoler, antocyaniner, karotenoider och askorbinsyra, tillsammans med större aktivitet av antioxidantenzymer såsom peroxidas (POX), katalas (CAT) och askorbatperoxidas (APX).
Hos kronärtskockor hade applicering av AO och JaMe före skörd i sorten 'Blanca de Tudela' liknande effekter: högre andel förstklassiga cheferÖkad total antioxidantaktivitet och högre halt av hydroxikanelsyror och luteoliner observerades både vid skörd och under kyllagring. En specifik förening, luteolin 7-O-glukuronid 3-O-glukosid, identifierades till och med för första gången i kronärtskockor.
Särskilt metyljasmonat uppvisade intressant beteende: De lägsta koncentrationerna (0,5 mM) bidrog till att bromsa mognad och viktminskning Vid hantering av plommon efter skörd minskade doser på 2 mM etylenproduktionen och respirationen, medan doser på 2 mM accelererade mognadsprocessen. Detta visar att dosen inte bara påverkar intensiteten i försvarsresponsen utan även mognadsprocessens fysiologi.
Behandlingar före skörd med AS, AAS och SaMe i plommonträd förbättrade också kvaliteten: större fasthet, större vikt och högre koncentration av organiska syror och sockerartersåväl som fenoler och antocyaniner (såsom cyanidin-3-O-glukosid och cyanidin-3-O-rutinosid) och karotenoider. Under lagring behöll dessa behandlade frukter sin färg, syra och bioaktiva föreningar bättre.
Efterskördsframkallare för att minska förluster och kemikalieavfall
En av de största oron idag är att Nästan hälften av världens frukt- och grönsaksproduktion går förlorad efter skörd.Svampar är den främsta orsaken till dessa förluster. Syntetiska svampmedel har traditionellt använts för att bekämpa sjukdomar under lagring, men överanvändning av dessa produkter leder till resistens, rester i livsmedel och miljöproblem.
Biologiska elicitorer har fått framträdande plats som ofarlig strategi för att aktivera fruktens försvarssystem efter skördNär de används i nedsänkningsbehandlingar, beläggningar, nebulisering eller modifierad atmosfär kan de utlösa syntesen av antimikrobiella och antioxidativa sekundära metaboliter, vilket minskar förekomsten av sjukdomar och förlänger hållbarheten; många av dessa alternativ ingår i sammanställningar om traditionella botemedel komplementär.
Bland de inducerade metaboliterna utmärker sig följande: fenolföreningar, flavonoider, lignin och fytoalexinerDessa enzymer stärker cellväggsstrukturen, begränsar patogeners penetration och förbättrar den totala antioxidantkapaciteten. Samtidigt ökar aktiviteten hos viktiga enzymer som fenylalaninammoniaklyas, superoxiddismutas, peroxidas och polyfenoloxidas, vilket saktar ner lipidperoxidationen av membran och den oxidativa stress som är förknippad med infektion.
Frukter upptäcker patogener genom igenkänningsreceptorer i plasmamembranetDessa processer utlöser produktionen av ROS, aktiveringen av G-proteiner, ubiquitin, kinaser, kalciumsignalering och ett komplext nätverk av hormoner och transkriptionsfaktorer. Allt detta sammanfaller kring regleringen av försvarsgener, av vilka många har identifierats tack vare omics-tekniker.
Transkriptomiska och metaboliska studier av avokado behandlad med kitosan som elicitor De visade aktivering av flera metaboliska vägar: stressrespons, signaltransduktion, fenylpropanoidbiosyntes och en ökning av sekundära metaboliter involverade i resistens mot Colletotrichum gloeosporioides. Liknande studier på mandarin behandlad med cykliska lipopeptider från Bacillus subtilis visade en större ackumulering av bioaktiva föreningar.
Olika elicitorer har testats i andra frukter: Oligochitosan, salicylsyra och jästen Pichia membranaefaciens De har visat sig inducera fenylpropanoidvägen, som är ansvarig för biosyntesen av strukturella polymerer och skyddande pigment. Antagonistiska jästsvampar som Pichia guillermondi eller Kloeckera apiculata, applicerade på plommon, har framgångsrikt bekämpat Monilinia fructicola, samtidigt som de aktiverat produktionen av lignin, flavonoider och fenoler.
Biologiska bekämpningsmedel av släktet Bacillus spelar också en framträdande rollStammar som Bacillus atrophaeus TE7 har uppnått biokontrolleffekter på över 85 % i mango mot Cladosporium cladosporioides, medan Bacillus subtilis ABS-S14, genom sina cykliska lipopeptider, effektivt kontrollerar grönmögel i mandarin och utlöser uttrycket av gener relaterade till SAR, ROS och Ca.2+ och ABA.
Förutom organiska föreningar har följande utvärderats: naturliga polysackarider såsom kitosan, fruktooligosackarider, karragenaner, fukaner eller agavefruktanerAlla dessa har visat goda resultat i att kontrollera sjukdomar som antraknos i avokado. Andra metaboliter som epikatekin, quercetin, eteriska oljor och antimikrobiella peptider (mytichitin-CB, epsilon-poly-L-lysin) har visat effekt i körsbärstomater, äpplen och jordgubbar.
mycket oorganiska elicitorer och exogena gaser De ligger inte heller långt efter: kisel, natriumkarbonat, CO2Ozon eller lustgas har visat sig förbättra stress- och sjukdomsresponsen hos mandariner, vindruvor, jujuber, meloner och andra frukter. När det gäller CO22Till exempel har det visat sig aktivera gener associerade med abiotisk stress och minska uttrycket av enzymer som bryter ner cellväggen, vilket förlänger fruktens fasthet och hållbarhet.
På en fysiologisk nivå framkallar många av dessa behandlingar djupgående förändringar i energi- och oxidativ metabolismProteomstudier i mitokondrier hos behandlade frukter avslöjar förändringar i metallbindande proteiner, ATPaser, oxidoreduktaser och enzymer i glykolytiska och trikarboxylsyracykler, vilket bildar interaktionsnätverk som förstärker resistensen samtidigt som energibalansen bibehålls.
Elicitorer i gräsmattor och intensiva grödor: fosfiter och viktiga hormoner
Användningen av elicitorer är inte begränsad till fruktträd eller grönsaker. Det har också observerats att de är effektiva på sport- och prydnadsgräs. Att de naturliga försvarssystemen fungerar korrekt är avgörande. att motstå angrepp från svampar, bakterier, virus, nematoder och samtidigt hantera abiotiska faktorer som frost, torka, salthalt eller extrem värme.
I dessa gräsmarkssystem verkar försvaret på två nivåer: en aktiv respons baserad på fysiska och kemiska barriärer (kutikula, cellvägg, terpener, alkaloider, fenoler, etc.) och en passiv respons kopplad till lokal och systemisk resistens. Elicitorer, som produceras av växten själv som svar på stress eller appliceras externt, utlöser dessa reaktioner.
En av de mest kända elicitorerna i gräsmattor är fosfit (HPO)3-2)Den är känd för att stimulera bildandet av fytoalexiner relaterade till terpener, alkaloider och fenoler, och har en särskilt anmärkningsvärd effekt mot oomycetsvampar som Phytophthora och Pythium. Dess användning har blivit etablerad som en del av smarta hanteringsstrategier för att minska beroendet av konventionella fungicider.
Under det senaste decenniet har följande också identifierats andra molekyler med elicitorfunktion i grässåsom salicylsyra, jasmonsyra, etylen och abscisinsyra. Dessa hormoner reglerar uttrycket av gener för patogenesrelaterade (PR) proteiner, vilka är involverade i skyddet mot svampar, bakterier, virus och till och med nematoder.
Den första nivån av stressrespons i gräsmattor är lokal, relaterad till syntes av fytoalexiner från enzymet fenylalaninammoniaklyas (PAL)Ökningen av PAL är kopplad till större total resistens. Den andra, systemiska nivån, involverar aktivering av PR-gener distribuerade i hela växten, till stor del medierad av salicylsyra, vilket beskrivits i ett flertal fysiologiska studier.
Under förhållanden med intensiv stress – långvarig torka, överanvändning av jordbrukskemikalier eller starka temperaturfluktuationer – lider gräsmattans försvarssystem. I sådana fall, Elikitor- och biostimulerande produkter blir ett viktigt hjälpmedel för att återställa balansen, minska skador och bibehålla spelbarheten och det visuella utseendet på greener, tees eller fotbollsplaner.
BestCure och andra kommersiella formuleringar baserade på naturliga extrakt
Mycket av den senaste tidens innovationer inom växthälsa kretsar kring formuleringar som kombinerar direkt biocidaktivitet med elicitorkapacitetEtt exempel är BestCure, utvecklat från citrusextrakt som verkar på ett dubbelt sätt: de bekämpar direkt vissa svamp- och bakteriesjukdomar och aktiverar samtidigt växtens naturliga försvar.
Den här typen av produkter är utformade för att inte kompromissa med biomassaproduktion eller avkastningDetta beror just på att de på ett balanserat sätt modulerar de hormonella vägar som är involverade i försvar och tillväxt. I det specifika fallet med BestCure har dess förmåga att aktivera både systemisk förvärvad resistens (SAR), medierad av salicylsyra, och systemisk inducerad resistens (SIR), kopplad till jasmonsyra och etylen, beskrivits.
Kombinationen av SAR och ISR möjliggör en omfattande skydd mot biotrofiska och nekrotrofiska patogenersamt ett förbättrat svar på växtätande insekter. Genom att systemiskt aktivera försvarsmekanismer är växterna dessutom "förberedda" för framtida infektioner, med minskad påverkan från varje ny attack.
Det intressanta med den här produktlinjen är att De passar mycket väl in i integrerade förvaltningsprogram och hållbart jordbrukDe möjliggör en minskning av doserna av konventionella bekämpningsmedel, förbättrar stresstoleransen och ökar produkternas kvalitet och hållbarhet efter skörd, samtidigt som de bibehåller höga nivåer av bioaktiva föreningar som är gynnsamma för människors hälsa.
Utvecklingen av dessa formuleringar stöds av en stor mängd forskning, vilket återspeglas i Artiklar och vetenskapliga översikter om elicitorers roll i växtskyddur både ett fysiologiskt och molekylärt perspektiv. Studier i uppmärksammade tidskrifter har fördjupat sig i dess effekter på genuttryck, fruktmetabolomik och interaktioner mellan växter och mikroorganismer, samt dess potential för ett mer hållbart grödskydd.
Alla dessa bevis tyder på att naturliga elicitorer – vare sig det är botaniska extrakt, polysackarider, växthormoner, nyttiga mikroorganismer, gaser eller oorganiska föreningar – erbjuder en Ett bra sätt att stärka växters immunförsvar och förbättra kvalitet, avkastning och hållbarhetDess korrekta användning, med teknisk rådgivning, dosjustering, respekt för miljöförhållanden och kompatibilitet med andra hanteringsmetoder, möjliggör en minskning av användningen av syntetiska kemikalier och framsteg mot ett mer motståndskraftigt, lönsamt och miljövänligt jordbruk.
