Citrus War:The Fight Against Lemon Fungi using Sustainable Biological Weapons

Η Αργεντινή είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός και βιομήχανος λεμονιού στον κόσμο και ο δεύτερος μεγαλύτερος εξαγωγέας αυτού του φρούτου. Περισσότερο από το 70% της παραγωγής της βιομηχανίας προορίζεται για την επεξεργασία συμπυκνωμένου χυμού, αφυδατωμένων φλοιών και αιθέριων ελαίων. το υπόλοιπο 30% διατίθεται στο εμπόριο ως φρέσκα φρούτα. Η επαρχία Tucumán, για τις ιδιότητες του κλίματος και του εδάφους, έχει τοποθετηθεί ως η κατ' εξοχήν περιοχή των εσπεριδοειδών , συνεισφέροντας πάνω από το 70% της εθνικής παραγωγής λεμονιών (Federcitrus, 2016).

Μετασυλλεκτικές ασθένειες στα λεμόνια

Μετά τη συγκομιδή, τα λεμόνια γίνονται επιρρεπή στην επίθεση σαπροφυτικών παθογόνων ή παρασίτων, κυρίως μυκητιακής προέλευσης, λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε νερό και θρεπτικά συστατικά και επειδή έχουν χάσει το μεγαλύτερο μέρος της εγγενούς αντοχής που τα προστατεύει κατά την ανάπτυξή τους στο δέντρο.

Οι οικονομικές απώλειες που προκαλούνται από τέτοιες ασθένειες αντιπροσωπεύουν επί του παρόντος ένα από τα κύρια προβλήματα της παγκόσμιας οπωροκηπευτικής. Μεταξύ αυτών, οι κύριες ασθένειες είναι η λεγόμενη «πράσινη μούχλα» και η «μπλε μούχλα», που προκαλούνται από το Penicillium digitatum και Penicillium italicum , αντίστοιχα (Pitt &Hocking, 2009). Ένα λεμόνι που προσβάλλεται από αυτούς τους μύκητες θα πάρει πράσινο ή μπλε χρώμα, ανάλογα με τη σήψη που εμπλέκεται (Εικ. 1).

Αυτοί οι μύκητες είναι παθογόνα του τραύματος, που σημαίνει ότι κανένας από τους δύο δεν μπορεί να επιτεθεί στον καρπό εάν δεν έχει τραύματα στην επιφάνειά του που επιτρέπουν στους μύκητες να εισέλθουν και να τον μολύνουν. Υπάρχουν επίσης άλλες ασθένειες μετά τη συγκομιδή με χαμηλότερη συχνότητα, όπως αυτές που προκαλούνται από Geotrichum candidum, Diplodia natalensis, Phomopsis citri, και Phytophthora citrophthora .

Έλεγχος ασθενειών μετά τη συγκομιδή:Χρήση χημικών μυκητοκτόνων

Είναι πολύ σημαντικό να ελέγχεται η ανάπτυξη αυτών των φθορών και η χρήση χημικών μυκητοκτόνων ήταν η καλύτερη επιλογή λόγω του χαμηλού κόστους, της εύκολης εφαρμογής και της μεγάλης αποτελεσματικότητάς τους. Η θειαβενδαζόλη και η ιμαζαλίλη είναι από τα κύρια εγκεκριμένα μυκητοκτόνα και χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευαστήρια εσπεριδοειδών. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα που σχετίζονται με την αδιάκριτη χρήση αυτών των προϊόντων, καθώς μπορούν να δημιουργήσουν την εμφάνιση ανθεκτικότητας στους μύκητες (Sánchez-Torres &Tuset, 2011).

Επιπλέον, τα επίπεδα των αποδεκτών υπολειμματικών συγκεντρώσεων περιορίζονται ολοένα και περισσότερο, γεγονός που δημιουργεί εμπορικούς φραγμούς που αυξάνονται. Εκτός αυτού, και πιο σημαντικό, είναι οι επιπτώσεις αυτών των χημικών ουσιών στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία. Έχει αναφερθεί ότι τα μυκητοκτόνα προκαλούν περιβαλλοντική ρύπανση λόγω των μακρών περιόδων αποικοδόμησής τους και έχουν υψηλή τοξικότητα και καρκινογόνες επιδράσεις (Palou et al., 2008; Tripathi &Dubey, 2004).

Εναλλακτικές λύσεις για τον χημικό έλεγχο ασθενειών μετά τη συγκομιδή στα λεμόνια

Η αυξανόμενη ανάγκη για μεθόδους με χαμηλές περιβαλλοντικές επιπτώσεις και ελάχιστους κινδύνους για την ανθρώπινη υγεία απαιτεί την ανάπτυξη καινοτόμων εναλλακτικών λύσεων. Οι φυσικές μέθοδοι, όπως η θερμική επεξεργασία ή η ακτινοβολία, και οι χημικές μέθοδοι που χρησιμοποιούν φυσικά υλικά έχουν αξιολογηθεί, αλλά μέχρι στιγμής καμία δεν έχει αποδειχθεί αρκετά αποτελεσματική για τον έλεγχο των ασθενειών μετά τη συγκομιδή από μόνη της.

Μεταξύ των πιο πολλά υποσχόμενων εργαλείων με μεγάλες δυνατότητες για τον έλεγχο αυτών των ασθενειών είναι οι στρατηγικές βιολογικού ελέγχου που βασίζονται στη χρήση ωφέλιμων μικροοργανισμών ως φυσικών όπλων κατά των παθογόνων (Wilson &Wisniewski, 1989).

Οι ζυμομύκητες ως παράγοντες βιοελέγχου

Τα τελευταία χρόνια η χρήση ζυμομυκήτων, μυκήτων και βακτηρίων ως βιολογικών ελεγκτών ήταν μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για τον έλεγχο των ασθενειών μετά τη συγκομιδή.

Ειδικότερα, οι ζύμες έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα έναντι άλλων μικροοργανισμών:μπορούν να αναπτυχθούν γρήγορα σε απλά μέσα καλλιέργειας και κατά συνέπεια μπορούν να παραχθούν χύμα, δεν παράγουν σπόρια ή αλλεργιογόνες τοξίνες και έχουν απλές διατροφικές απαιτήσεις, επιτρέποντάς τους να αποικίζουν περιοχές με χαμηλά θρεπτικά συστατικά για μεγάλο χρονικό διάστημα. χρονικές περιόδους (El-Tarabily &Sivasithamparam, 2006; Druvefors et al., 2004; Qing &Shiping, 2000). Ομοίως, οι ζύμες, σε αντίθεση με άλλους μικροοργανισμούς όπως τα βακτήρια, έχουν μεγαλύτερη κοινωνική αποδοχή, καθώς η χρήση τους σχετίζεται με την παραγωγή προϊόντων διατροφής όπως ψωμί ή ποτών όπως το κρασί και η μπύρα.

Έχουν αναφερθεί αρκετές μελέτες σχετικά με τον έλεγχο ασθενειών μετά τη συγκομιδή μέσω της χρήσης ζυμομυκήτων. Για παράδειγμα, οι ζύμες έχουν χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο φυτοπαθογόνων μυκήτων σε γκρέιπφρουτ, πορτοκάλια, αχλάδια, μήλα και άλλα (Droby et al., 2002; Liu et al., 2010; Taqarort et al., 2008; Zhang et al., 2005 ).

Εγγενής φονική μαγιά

Όσον αφορά την έρευνά μας, η κύρια προσοχή δόθηκε στον λεγόμενο δολοφόνο μαγιάs . Ο δολοφόνος Ο φαινότυπος περιγράφηκε για πρώτη φορά στο Saccharomyces cerevisiae και μπορεί να οριστεί ως η ικανότητα ορισμένων ζυμομυκήτων να εκκρίνουν τοξίνες ή μικρές γλυκοπρωτεΐνες που είναι θανατηφόρες για άλλους ευαίσθητους ζυμομύκητες καθώς και για νηματώδεις μύκητες ή ακόμα και βακτήρια. Το ενδιαφέρον για την αξιολόγηση του βαθμού και του τύπου ελέγχου αυτών των ζυμών βασίστηκε στο γεγονός ότι αρκετές από αυτές έδειξαν υψηλή αποτελεσματικότητα στον έλεγχο του Penicillium και άλλους παθογόνους μύκητες που προκαλούν λοιμώξεις μετά τη συγκομιδή σε φρούτα όπως τα λεμόνια, τα πορτοκάλια και η παπάγια (Bajaj et al., 2013; de Lima et al., 2013; Platania et al., 2012).

Για τη διεξαγωγή της έρευνας, εργαζόμαστε σε γηγενείς ζυμομύκητες με δολοφόνο απομόνωση φαινοτύπων και χαρακτηρισμός από διαφορετικά φυτά εσπεριδοειδών από Tucuman. Απομονώθηκαν 437 στελέχη ζυμομυκήτων, εκ των οποίων το 8,5% παρουσιάζει τον δολοφόνο φαινότυπος. Αυτά ταυτοποιήθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν σε in vitro δοκιμές για να αποδείξουν την ανασταλτική τους δράση έναντι του P. digitatum, P. italicum και Ρ. citri (Εικ. 2). Εκείνες οι ζύμες που έδειξαν τα καλύτερα ανταγωνιστικά αποτελέσματα έναντι φυτοπαθογόνων δοκιμάστηκαν στη συνέχεια σε in vivo αναλύσεις με χρήση λεμονιών (Εικ. 3) (Perez et al., 2016).

Αυτή η επίδραση αξιολογήθηκε τόσο σε θερμοκρασίες δωματίου όσο και σε χαμηλές θερμοκρασίες, καθώς, στην περίπτωση των λεμονιών προς εξαγωγή, τα φρούτα αποστέλλονται σε δοχεία σε χαμηλή θερμοκρασία, όπου παραμένουν περίπου 30-40 ημέρες σε διαμετακόμιση μέχρι να φτάσουν στις αγορές προορισμού στην Ευρώπη. Ασία ή η αγορά των ΗΠΑ που άνοιξε πρόσφατα (Perez et al., 2017). Επιπλέον, αυτές οι γηγενείς ζύμες, λόγω των προσαρμοστικών τους πλεονεκτημάτων, έδειξαν καλύτερα αποτελέσματα από άλλα εμπορικά προϊόντα που βασίζονται σε ζυμομύκητες και με παρόμοια χαρακτηριστικά. Επιπλέον, οι υπό μελέτη ζυμομύκητες έδειξαν σταθερή δραστηριότητα βιοελέγχου έναντι της πράσινης μούχλας κατά τη διάρκεια μιας ολόκληρης περιόδου συγκομιδής λεμονιού (Perez et al., 2017).

Ως αποτέλεσμα αυτής της έρευνας, βρέθηκε μαγιά ικανή να ελέγχει την ανάπτυξη μυκητιασικών λοιμώξεων στα λεμόνια με απόδοση άνω του 90%, παρέχοντάς μας μια πιθανή εναλλακτική για την ανάπτυξη ενός εμπορικού βιολογικού προϊόντος που είναι συμβατό ακόμη και με τη βιολογική παραγωγή φρούτων .

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Ανταγωνιστικές ζύμες για τον βιολογικό έλεγχο του Penicillium digitatum για λεμόνια αποθηκευμένα υπό συνθήκες εξαγωγής, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Biological Control. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τη María Florencia Perez, Julia Perez Ibarreche, Ana Sofía Isas και τον Julián Rafael Dib από το Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas και Milena SepulvelineborolloRio και Milena Investment Sepulvedaroilo. Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται επίσης στο άρθρο με τίτλο, Native Killer Yeasts as Biocontrol Agents of Postharvest Fungal Diseases in Lemons, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Plos One . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τη María Florencia Perez, Luciana Contreras, Nydia Mercedes Garnica, María Eugenia Farías και Julián Rafael Dib από το Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, María Verónica de Universidánoff και the Seate of the Universidad. Jacqueline Ramallo από το Laboratorio de Desarrollo e Investigación.

Αναφορές:

1. Bajaj, B.K., Raina, S., Singh, S. (2013). Δολοφονική τοξίνη από μια νέα μαγιά δολοφόνων Pichia kudriavzevii RY55 με ιδιότυπη αντιβακτηριακή δράση. J. Basic Microbiol., 53 (8):645-656.
2. de Lima, J.R., Gonçalves, L.R.B., Brandão, L.R., Rosa, C.A., Viana, F.M.P. (2013). Απομόνωση, ταυτοποίηση και δραστηριότητα in vitro φονικών ζυμών κατά του Colletotrichum gloeosporioides απομονωμένο από τροπικά φρούτα. J. Basic Microbiol., 53 (7):590-599.
3. Droby, S., Vinokur, V., Weiss, B., Cohen, L., Daus, A., Goldschmidt, E., Porat, R. (2002). Επαγωγή αντίστασης στο Penicillium digitatum σε γκρέιπφρουτ από τον παράγοντα βιοελέγχου ζύμης Candida oleophila . Phytopathology, 92:393-399.
4. Druvefors, U.Ä., Passoth, V., Schnürer, J. (2004). Θρεπτική επίδραση στον βιοέλεγχο του Penicillium roqueforti από Pichia anomala J121 σε δημητριακά. Appl Environ Microbiol., 71:1865-1869.
5. El-Tarabily, K.A., Sivasithamparam, K. (2006). Δυνατότητα των ζυμομυκήτων ως παραγόντων βιοελέγχου των παθογόνων μυκητιακών φυτών που μεταδίδονται στο έδαφος και ως προαγωγών ανάπτυξης φυτών. Mycoscience, 47(1):25-35.
6. Federcitrus (Federación Argentina del Citrus) (2016). La actividad citrícola Argentina 2016. URL:https://www.federcitrus.org/
7. Liu, X., Fang, W., Liu, L., Yu, T., Lou, B., Zheng, X. (2010). Βιολογικός έλεγχος μετασυλλεκτικής ξινής σήψης εσπεριδοειδών από δύο ανταγωνιστικές ζύμες. Κάτοικος της Λατβίας. Appl. Microbiol., 51:30-35. Taqarort, N., Echairi, A., Chaussod, R., Nouaim, R., Boubaker, H., Benaoumar, A.A., Boudyach, E. (2008). Έλεγχος και ταυτοποίηση επιφυτικών ζυμών με δυνατότητα βιολογικού ελέγχου της πράσινης μούχλας των εσπεριδοειδών. World J. Microbiol. Biotechnol., 24:3031-3038.
8. Palou, L., Smilanick, J.L., Droby, S. (2008). Εναλλακτικές λύσεις στα συμβατικά μυκητοκτόνα για τον έλεγχο πράσινων και μπλε μούχλων εσπεριδοειδών μετά τη συγκομιδή. Stewart Postharvest Review, 4(2):1-16.
9. Perez, M.F., Contreras, L., Garnica, N.M., Fernández-Zenoff, M.V., Farías, M.E., Sepulveda, M., Ramallo, J., Dib, J.R. (2016). Οι γηγενείς ζυμομύκητες δολοφόνων ως παράγοντες βιοελέγχου των μυκητιασικών ασθενειών μετά τη συγκομιδή στα λεμόνια. PLoS ONE 11(10):e0165590. Doi:10.1371/journal.pone.0165590
10. Perez, M.F., Ibarreche, J.P., Isas, A.S., Sepulveda, M., Ramallo, J., Dib, J.R. (2017). Ανταγωνιστικές ζύμες για τον βιολογικό έλεγχο του Penicillium digitatum σε λεμόνια που αποθηκεύονται υπό συνθήκες εξαγωγής. Biological Control, 115:135-140.
11. Pitt, J.I., Hocking, A.D. (2009). Μύκητες και αλλοίωση τροφίμων. Springer, Νέα Υόρκη.
12. Platania, C., Restuccia, C., Muccilli, S., Cirvilleri, G. (2012). Αποτελεσματικότητα των φονικών ζυμών στον βιολογικό έλεγχο του Penicillium digitatum σε φρούτα πορτοκαλιού Tarocco (Citrus sinensis). Food Microbiol., 30 (1):219-225.
13. Qing, F., Shiping, T. (2000). Μετασυλλεκτικός βιολογικός έλεγχος του Rhizopus σήψη φρούτων νεκταρίνι από την Pichia membranefaciens . Plant Dis., 84(11):1212-1216.
14. Sánchez-Torres, P., Tuset J.J. (2011). Μοριακές γνώσεις για την αντοχή στα μυκητοκτόνα σε ευαίσθητο και ανθεκτικό Penicillium digitatum στελέχη που μολύνουν τα εσπεριδοειδή. Postharvest Biol Technol., 59(2):159-165.
15. Tripathi, P., Dubey, N. (2004). Η εκμετάλλευση φυσικών προϊόντων ως εναλλακτική στρατηγική για τον έλεγχο της μυκητιακής σήψης φρούτων και λαχανικών μετά τη συγκομιδή. Postharvest Biol Technol., 32(3):235-245.
16. Tuset J.J. (1987). Podredumbres de Los Frutos Cı́tricos. 1η έκδ. Ισπανία:Conselleria d’Agricultura i Pesca.
17. Wilson, C.L., Wisniewski, Μ.Ε. (1989). Βιολογικός έλεγχος μετασυλλεκτικών ασθενειών φρούτων και λαχανικών:μια αναδυόμενη τεχνολογία. Annu. Rev. Phytopathol., 27:425-441.
18. Zhang, H.Y., Zheng, X.D., Xi, Y.F. (2005). Βιολογικός έλεγχος μετασυλλεκτικής μπλε μούχλας πορτοκαλιών από Cryptococcus laurentii (Kufferath) Skinner. BioControl, 50 (2):331-342.