Studiu: noi tratamente de stimulare a creșterii grâului, naturale și prietenoase cu mediul

Studiu privind influenta tratamentelor pe baza de biomasa de Bacillus subtilis hidrolizat de colagen si insecticid asupra ratei de germinare si a vitezei de crestere a graului.

Autori: Corina Chirila, Georgiana Sevastre, Carmen Gaidau, Emanuel Vamanu

Introducere

Scopul acestei lucrari este acela de a dezvolta noi tratamente de stimulare a cresterii graului, tratamente naturale, prietenoase cu mediul, aplicabile in conditiile unei agriculturi durabile pe principii ecologice.

Scopul agriculturii durabile este creșterea sau menținerea productivității la un nivel comparabil cu agricultura intensiva cu profit constant, scopul fiind protecția mediului.  

Este foarte important ca solul sa fie nepoluat si sa-si păstreze valoarea nutritiva.

Agricultura durabila nu exclude utilizarea tehnologiilor moderne, care înseamnă o modificarea a unor parametrii si cicluri de cultivare fără a afecta valoarea nutriționala a produsului final. Agricultura durabila acționează pe termen lung si înseamnă renunțarea la vechile concepte ale agriculturii intensive, iar in timp va rezulta creșterea productivității, protejarea mediului înconjurător si implementarea agriculturii alternative. In timp aplicarea acestei agriculturi va determina costuri de producție mai reduse. In mod direct agricultura durabila va determina implementarea unui nou concept ecologic bazat pe resurse naturale care vor avea ca rezultat un echilibru intre toate sistemele vii, plante microorganisme animale.

In cadrul acestui studiu am testat influenta tratamentelor pe baza de biolmasa de Bacillus sibtilis si hidrolizat de colagen asupra capacitatii de germinare si a vitezei de crestere a graului dar si modul in care hidrolizatul de colagen interactioneaza cu insectofungicidul Amiral proffy 6 fs.

Bacillus subtilis numit si bacilul fanului sau bacilul de iarba este o bacterie gram pozitiva care traieste in sol si in intestinele animalelor. Bacteria masoara 4-10 μm lungime si 0.25–1.0 μm diametru si prezinta flageli cu care se poate deplasa. Temperatura optima pentru dezvoltarea bacteriei este intre 25 si 35⁰C dar aceasta poate rezista si in conditii extreme datorita capacitatii sale de a forma endospori. Genomul acestei specii este compus din aproximativ 4100 de gene.

Hidrolizatul de colagen a fost extras din deseuri de piele, colagenul fiind componenta de baza a acestui material.

Amiral proffy 6 fs  este un produs sistemic ce acţionează preventiv şi curativ asupra agenţilor patogeni ce se transmit prin sămânţă şi sol. În timpul germinării şi în primul stadiu de creştere al plantelor, substanţa activă este absorbită prin rădăcini şi distribuită în toată planta, protejând-o faţă de bolile cele mai răspândite cu infecţie internă şi externă cu transmitere prin sămânța utilizată la înființarea culturilor.

Materiale si metode

Materialul de testat

Au fost testate in paralel doua categorii de boane, 30 de boabe provenite la USAMVB si si 60 de boabe provenite de la ICPI. Boabele de la ICPI fac parte din proiectul GermoStim

Toate boabele de la USAMVB au fost sterilizate in alcool timp de 3 minute dupa care au fost spalate cu apa distilata dupa care 15 dintre ele au fost imersate timp de 40 de minute intr-o solutie continand biomasa de Bacillus subtilis.

Din cadrul proiectului Germostim au fost testate 15 boabe tratate cu hidrolizat de colagen, 15 boabe tratate cu insectofungicidul Amiral proffy 6 fs, 15 boabe tratate cu hidrolizat de colagen si insecticidul Amiral proffy 6 fs si 15 boabe martor.

Seminele din cadrul GermoStim au avut o vechime de un an.

Hidrolizatul de colagen (polidispersie apoasa de polipeptide, oligopeptide si aminoacizi liberi), folosit in tratarea semintelor de grau, a fost obtinut prin hidroliza chimico-enzimatica a subproduselor de piele tabacita din industria pielariei, in conformitate cu un procedeu in curs de brevetare (cerere de brevet A00859/18.11.2015).

Principalele caracteristici ale hidrolizarul de colagen sunt: 9,14 % substanta uscata, 16,52 % azot total, 2,31 %, ceea ce corespunde unei mase moleculare medii de aproximativ 2 kDa.

Din fiecare categorie 10 boabe au fost puse la germinat pe suport de vata umeda si 5 pe pamant dintr-o gradina din Bucuresti si au fost analizate zilnic timp de 12 zile.

Plantutele au fost masurate zilnic, la un interval de 24 de ore si s-a calculat atat rata germinarii semintelor cat si lungimea medie a plantelor.

Calculul statistic

S-a calculat viteza de germinare, procentul semintelor germinate, viabilitatea embrionilor si vetza medie de crestere a plantelor

Rezultate

Dupa 48 de ore 40% dintre semintele tratate cu biomasa de Bacillus subtilis plantate pe pamant din gradina au inceput sa germineze dar in ciuda germinarii rapide aceste plante au fost caracterizate de o rata scazuta a germinarii si o slaba putere de crestere. Pe substratul de vata nu s-a produs aceasta grabire a germinarii.

Probele martor amplasate pe pamant au inceput si ele sa germineze in la scurt timp dupa cele tratate cu Bacillus subtilis

Dupa 72 de ore au aparut si radacinutele.

Cea mai mare crestere a radacinilor s-a inregistrat la probele martor urmate de probele cu hidrolizat de colagen

Dupa 4 zile una dintre plantele cu hidroliazt de colagen si insecticid a intrat intr-o etapa de crestere rapida, crescand cu peste 1 cm in 24 de ore

Testarea capacitatii de germinare

Boabele au fost evaluate zilnic calculandu-se procentul semintelor care au germinat.

In cauzl probelor de pe suportul de vata umeda cea mai mare rata de germinare s-a inregistrat la proba martor si la proba cu hidrolizat de colagen si insectofungicid, iar cea mai mica la cele tratate doar cu insectofungicid, ceea ce indica faptul ca insectofungicidul utilizat are un puternic efect fitotoxic.

Si semintele tratate cu biomasa de Bacillus subtilis au prezentat o rata mica de germinatie si o viabilitate scazuta a embrionului, doar 2 din cele 10 testate pe suportul de vata reusind sa germineze, iar dintre acestea doar o plantuta a supravietuit si a inceput sa creasca.

Rata germinarii in pamant

In ghiveci rata germinarii pentru toate semintele a fost mult mai mare decat pe suport de vata umeda, conditiile fiind mult mai favorabile dezvoltarii plantelor.

Cea mai mare diferenta dintre boabele testate in sol si cele testate pe vata umeda a fost observata in cazul celor trate cu insectofungicid. In timp ce semintele testate pe vata au avut o rata de germinare foarte mica, cele din pamant au germinat in proportie de 80% dupa 6 zile.

In ghiveciul cu pamant din gradina lucrurile au stat putin diferit si in ceea ce priveste  semintele tratate cu Bacillus subtilis, acestea fiind primele care au germinat, urmate la scurt timp de cele din proba martor. Dupa 6 zile 80% dintre semintele tratate cu biomasa de Bacillus subtilis au germinat.

Boabele tratate cu insectofungicid si hidrolizat de colagen au germinat in proportie de 60% in 3 zile, procentul atingand 80% dupa inca 3 zile, procent care s-a mentinut constant. Semintele tratate doar cu hidrolizat de colagen au germinat putin mai tarziu  decat cele tratate cu hidrolizat de colagen si insecticid dar  dupa 10 zile au ajuns si ele la rata de germinare de 80%.

Viteza de crestere

Viteza de crestere a plantelor a fost mica pentru toate probele pana in ziua 4 cand o parte dintre plantutele martor si cele cu hidrolizat de colagen au intrat intr-un proces de crestere exponentiala. Unele dintre plantute s-au oprit din crestere.

Dintre plantele tratate cu Bacillus subtilis puse la germinat pe vata doar doua au germinat, iar dintre acestea una s-a oprit din crestere imediat dupa momentul germinatieisi nici radacinute nu a dezvoltat in timp ce celalta a avut o viteza mica de crestere, la finalul experimentului masura doar 3 cm

In ziua 4 plantele martor si plantele din seminte tratate cu hidrolizat de colagen si insectofungicid au avut cea mai mare viteza de crestere, 2,9 – 3 mm/ 24 ore.

In ziua 10 plantele cu hidrolizat de colagen si insecticid au intrat iar intr-o etapa de crestere logaritmica, crescand in medie cu 4,1 mm.

Plantele tratate doar cu hidrolizat de colagen, desi au avut o rata de germinare mai mica decat cele cu insectofungicid, au crescut mai repede decat acestea, plantele care au resuit sa germineze si sa supravietuiasca ajungand la lungimi mai mari decat cele cu hirolizat de colagen si insectofungicid si din acest motiv lungimea medie a acestor la finalul experimentului a fost comparabila  cu a celor mai sus mentionate in timp ce daca luam in considerare lungimea maxima, exista o diferenta de 7.5 mm . Plantuta cu cea mai mare lungime a facut parte din lotul cu hidrolizat de colagen, situatie observata si in cadrul semintelor testate in sol.

La finalul experiemntului cea mai mare lungime (19 cm) a fost atinsa de o planta dintr-o samanta tratata cu hidrolizat de colagen din ghiveciul cu pamant de gradina.

Concluzii

Tratamentul pe baza e biomasa de Bacillus subtilis a fost eficient doar pentru grabirea germinarii in cazul semintelor plantate in pamant dar nu a influentat favorabil viteza de crestere a plantei, viabilitatea embrionului si rata germinarii.

Insectofungicidul Amiral proffi 6 fs prezinta un grad ridicat de fitotoxicitate dar hidrolizatul de colagen combate efectele fitotoxice ale acestuia.

Hidrolizatul de colagen a avut cea mai mare eficienta in cresterea ratei de germinare si a vitezei de crestere a plantelor dar si in combaterea efectului fitotoxic al insectofungicidului, fiind recomandat pentru cresterea productiei de grau, in conditiile unei agriculturi ecologice, fara ingrasaminte sintetice, dar si in conditiile in care se utilizeaza pesticide cu efect fitotoxic. Astfel plantele sunt protejate de daunatori fara a fi diminuata productia. Hidrolizatul de colagen poate fi utilizat si ca remediu in cazul poluarii cu insectidice cu efect fitotoxic, pentru refacerea vegetatiei.

Despre Corina Chirila

Sunt o tanara absolventa a facultatii de biologie agrara si in acelasi timp si o pictorita ce abordeaza subiecte din biologie.

Desi pictura a fost pasiunea mea de cand aveam 14 ani, in 2007 m-am gandit sa urmez cursurile facultatii de biologie Agricola din cadrul USAMVB. Am invatat despre genetica, microbiologie, poluarea mediului, tatamente de fertilizare si bolile plantelor.

Intre 2013 si 2020 am lucrat ca biolog la Institutul de cercetare pentru pielarie si incaltaminte unde am realizat diverse lucrari de cercetare pe partea de microbiologie dar si pentru testarea efectului unor fertilizatori pe baza de hidrolizat de colagen.

Intre 2015 si 2017 am urmat cursuile masterului biotehnologii in protectia mediului, iar in 2016 am facut o cercetare despre efectul pe care hidrolizatul de collagen biomasa de Bacillus subtilis si un insectofungicid il au asupra germinarii si cresterii graului .

Lucrarea a fost prezentata la conferinta Agriculture for life.

Mai multe aici https://unblogdebiolog.wordpress.com/