The effect of chitosan on yielding, health of the horseradish (Armoracia rusticana Gaertn.) roots and pathogenic fungi

• Autorzy: Gleń-Karolczyk K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ chitozanu na plonowanie, zdrowotność korzeni chrzanu (Armoracia rusticana Gaertn.) oraz grzyby patogeniczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study aimed at the evaluation of the efficacy of horseradish seedling treatment with chitosan (Biochikol 020 PC) for the protection of the roots against Verticillium wilt and influence on the size and root yield structure. The direct effect of chitosan on the fungi which contribute to the degradation of root health was tested in laboratory conditions. The horseradish root yield and contribution of individual root fractions and the intensity of Verticillium wilt was significantly dependent on the year of cultivation. Soaking the horseradish seedlings in a 2.5% chitosan solution contributed to the mean increase of 1.7 t·ha−1 of the total yield of roots and the seedling fraction with the length of 30-35 cm by 1.6 t·ha−1, as well as to the decrease of the amount of the fraction of roots shorter than 25 cm and waste material. The used chitosan limited the occurrence of horseradish root Verticillium wilt in every year. In the in vitro study, no fungistatic effect of chitosan was reported only in reference to S. sclerotiorium. On the other hand, the growth of the mycelium of the remaining Verticillium wilt causing fungi depended on the chitosan concentration. Normally, the fungistatic activity of chitosan increased with the increase of the dose and its highest level occurred at 2.5%. The mean surface growth inhibition coefficient enabled raking the fungi according to their decreasing sensitivity to chitosan: F. culmorum 64.9%, P. exiqua 58.1%, V. dahliae 44%, R. solani 35.4%, F. oxysporum 34.3%, F. solani 32.4%.

PL

Celem pracy była ocena skuteczności zaprawiania sadzonek chrzanu chitozanem (Biochikol 020 PC) w ochronie korzeni przed czernieniem pierścieniowym oraz wpływu na wielkość i strukturę plonu korzeni. Bezpośrednie oddziaływanie chitozanu na grzyby przyczyniające się do pogorszenia zdrowotności korzeni badano w warunkach laboratoryjnych. Plon korzeni chrzanu oraz udział w nim poszczególnych frakcji oraz nasilenie czernienia pierścieniowego istotnie zależało od lat uprawy. Moczenie sadzonek chrzanu w 2,5% roztworze chitozanu zwiększało średnio o 1,7 t·ha-1 plon całkowity korzeni i frakcji sadzonek o długości 30-35 cm o 1,6 t·ha-1 oraz zmniejszało ilość frakcji korzeni krótszych niż 25 cm i odpadów. Zastosowany chitozan w każdym roku ograniczał występowanie czernienia pierścieniowego korzeni chrzanu. W badaniach in vitro tylko w odniesieniu do S.sclerotiorum nie stwierdzono fungistatycznego oddziaływania. Z kolei wzrost grzybni pozostałych grzybów powodujących czernienie pierścieniowe zależał od stężenia chitozanu. Na ogół aktywność fungistatyczna chitozanu wzrastała wraz ze zwiększeniem dawki i była największa dla 2,5%. Średnie współczynniki zahamowania rozrostu powierzchniowego pozwoliły na uszeregowanie grzybów według ich malejącej wrażliwości na chitozan: F. culmorum 64,9%, P. exiqua 58,1%, V. dahliae 44%, R. solani 35,4%, F. oxysporum 34,3%, F. solani 32,4%.

Słowa kluczowe

EN

chitosan; antifungal activity; horseradish; root yield; Verticillium wilt; pathogenic fungi

PL

chitozan; aktywność fungistatyczna; chrzan pospolity; plon korzeni; czernienie pierścieniowe; grzyby patogeniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, nr 3
• Strony: 113--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gleń-Karolczyk K.

• University of Agriculture in Krakow, Department of Agricultural Environment Protection, Al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Azevedo A.M., Martins V., Prazeres D.M.F., Vojinovic V., Cabral J.M.S., Fonseca L.P.: Horseradish peroxidase: a valuable tool in biotechnology. Biotechnology Annual Review, 2003, Vol. 9, 199-247.
• [2] Babadoost M., Chen W., Bratsch A.D., Eastman C.E.: Verticillium longisporum and Fusarium solani: two new species in the complex of internal discoloration of horseradish roots. Plant Pathology, 2004, 53, 669-676.
• [3] Benhamonu N.: Ultrastructural and cytochemical aspects of chitosan of Fusarium oxysporum f. sp. Radicis-lycopersici, agent of tomato crown and root rot. Phytopathology, 1992, 82 (10): 1185-1193.
• [4] Bittelli M., Flury M., Campbell G.S., Nichols E.J.: Reduction of transpiration through foliar application of chitosan. Agric. Forest Meteorol., 2001, 107: 167-175.
• [5] Boonlertnirun S., Suvannasara R., Promsomboon P., Boonlertnirun K.: Chitosan in combination with chemical fertilizer on Agronomic traits and some physiological responses relating to yield potential of rice (Oryza sativa L.). Research Journal of Biological Sciences, 2012, 7(2): 64-68.
• [6] Borkowski J., Dyki B., Felczyńska A., Kowalczyk W.: Effect of Biochikol 020 pc (chitosan) on the plant growth, fruit yield and healthiness of tomato plant roots and stems. Polish Chitin Society, Monograph XII, 2007, 217-223.
• [7] Cheah L.H.; Page, B.B.C.: Trichoderma spp. for potential biocontrol of clubroot of vegetable brassicas. Crop Food Res., 1997, 150-153.
• [8] Eastburn D.M., Chang R.J.: Verticillium dahliae: a causal agent of root discoloration of horseradish in Illinois. Plant Disease, 1994, 78, 496-498.
• [9] El Hadrami A., Lorne R. Adam 1, Ismail El Hadrami 2 and Fouad Daayf.: Chitosan in Plant Protection. Mar. Drugs, 2010, 8, 968987. doi:10.3390/md8040968.
• [10] Ghaouth El., Arul J., Grenier J., Banhamou N., Asselin A., Belanger R.: Effect of chitosan on cucumber plants, suppression of Pythium aphanidermatum and induction of defence reaction. Phytopathology, 1994, 84: 313-320.
• [11] Gleń K., Boligłowa E.: Ocena aktywności fungistatycznej wyciągów roślinnych w testach in vitro. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2012, 57 (3): 104-109.
• [12] Gleń K.: Wpływ nawożenia dolistnego na plonowanie oraz porażenie chrzanu (Armoracia rusticana Gaertn) przez Verticillium dahliae i Phoma lingam. Prog. Plant Prot./Post.Ochr. Roślin, 2009, 49 (4): 2047-2053.
• [13] Gleń K.: Wpływ niechemicznej i chemicznej ochrony na zdrowotność i plonowanie chrzanu. Prog. Plant Prot./Post.Ochr. Roślin, 2012, 52 (4):1165-1169.
• [14] Gleń-Karolczyk K.: Fungi settling horseradish roots depending on the applied protection. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2015, 60 (3): 52-56.
• [15] Gornik K., Grzesik M., Duda BR.: The effect of chitosan on rooting of gravevine cuttings and on subsequent plant growth under drought and temperature stress. J Fruit Ornamental Plant Res., 2008, 16: 333-343.
• [16] Katiyar D., Hemantaranjan A., Bharti S., Nishant Bhanu: A future perspective in crop protection: Chitosan and its oligosaccharidea. Advences in Plants Agriculture Research, 2014, 1 (1): 00006. http://dx.doi.org/10.15406/apar.2014.01.00006.
• [17] Khan W.M., Prithiviraj B., Smiyh D.L.: Effect of foliar application of chitin oligosaccharides on photosynthesis of maize and soybean. Photosynthetica, 2002, 40 (4): 621-624.
• [18] Kowalik R., Krechniak E.: Szczegółowa metodyka biologicznych i laboratoryjnych badań środków grzybobójczych. Materiały do metodyki badań biologicznej oceny środków ochrony roślin. Poznań IOR, 1961.
• [19] Kowalski B., Jimenez Terry F., Herrera L., Agramonte Peñalver D.: Application of soluble chitosan in vitro and in the greenhouse to increase yield and seed quality of potato minitubers. Potato Res., 2006, 49, 167-176.
• [20] Kurzawińska H.: Potential use of chitosan in the control of lettuce pathogens. Polish Chitin Society, Monograph XII. 2007: 173-178.
• [21] Lafontaine, J.P.; Benhamou, N.: Chitosan treatment: an emerging strategy for enhancing resistance of greenhouse tomato plants to infection by Fusarium oxysporum f. sp. Radicis-lycopersici. Biocontrol Sci. Technol., 1996, 6, 111-124.
• [22] Lee Y.S., Kim Y.H., Kim S.B.: Changes in the respiration, growth, and vitamin C content of soybean sprouts in response to chitosan of different molecular weights. Hort. Science, 2005, 40, 1333-1335.
• [23] Marjańska-Cichoń B., Sapieha-Waszkiewicz A., Miętkiewski R.: Zastosowanie biopreparatów Biosept 33 SL i Biochikol 020 PC w formie moczenia sadzonek do ochrony truskawki przed wertycyliozą. Zesz. Nauk. Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa, 2008, 16: 1-7.
• [24] Mondal M.M.A., Malek M.A., Puteh A.B., Ismail M.R., Ashrafuzzaman M., Naher L.: Effect of foliar application of chitosan on growth and yield in okra. Aust. J. Crop, 2012, 6: 918-921.
• [25] Mueller J.P., Percich J.A.: Root deterioration associated with Verticillium wilt of horseradish. Plant Disease, 1982, 66 (5), 410-414.
• [26] Nawrocki J.: Wpływ wybranych preparatów stosowanych do zaprawiania korzeni wysadkowych na zdrowotność nasienników selera korzeniowego. Prog. Plant Prot./Post.Ochr. Roślin, 2010, 50(1): 240-243.
• [27] Palanisamy S., Unnikrishnan B., Chen S.M.: An Amperometric Biosensor Based on Direct Immobilization of Horseradish Peroxidase on Electrochemically Reduced Graphene Oxide Modified Screen Printed Carbon Electrode. Int. J. Electrochem. Sci., 2012, 7, 7935-7947.
• [28] Percich J.A., Johnson D.R.: A root rot complex of horseradish. Plant Disease, 1990, 74 (5): 391-393.
• [29] Pięta D.: The use of Biosept 33 SL, Biochikol 020 PC and Polyversum to control soybean (Glycine max (L.) Merill diseases against pathogens. Part I. Healthiness and yielding of soybean after using biopreparations. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus, 2006, 5 (2): 35-41.
• [30] Pięta D., Pastucha A.: The protective effect of chitosan in limiting fungi diseases of soybean. Acta Sci.Pol. Hortorum Cultus, 2002: 1 (1): 31-43.
• [31] Saharan V., Akanksha Mehrotra, Rajesh Khatik, Pokhar Rawal, S.S.Sharma, Ajay Pal.: Synthesis of chitosan based nanoparticles and their in vitro evaluation against phytopathogenic fungi. International Journal of Biological Macromolecules, 2013, 62 :677-683.
• [32] Salachna P., Zawadzińska A.: Effect of chitosan on plant growth, flowering and corms yield of potted freesia. Journal of Ecological Engineering, 2014, 15(3): 97-102. DOI: 10.12911/ 22998993.1110223.
• [33] Savard T., Beaulieu C., Boucher I., Champagne C.P.: Antimicrobial action of hydrolyzed chitosan against spoilage yeasts and lactic acid bacteria of fermented vegetables. J. Food Prot., 2002, 65, 828-833.
• [34] Sheikha S.A.A.K., AL-Malki F.M.: Growth and chlorophyll responses of bean plants to the chitosan applications. European Journal of Scientific Research, 2011, 50 (1): 124-134.
• [35] Szczeponek A., Mazur S., Nawrocki J.: The usage of chitosan in protection of some peppermint and lemon balm pathogens. Polish Chitin Soc., Monograph XI, 2006, 193-200.
• [36] Thakur M., Sohal B.S.: Role of elicitors in inducing resistance in plants against pathogen infection: A Review ISRN Biochemistry, 2013, Article ID 762412, 10 pages http://dx.doi.org/ 10.1155/2013/762412.
• [37] Uthairatanakij A., Teixeira da Silva J.A., Obsuwan K.: Chitosan for improving orchid production and quality. Orchid Science and Biotechnology, 2007, 1(1), 1-5.
• [38] Wojdyła A.T.: Chitosan in the control of rose diseases - 6 year - trials. Bull. Pol. Ac. Sci., Biol. Sci., 2001, 49 (3): 243-252.
• [39] Xing K., Zhu X., Peng X., Qin S.: Chitosan antimicrobial and eliciting properties for pest control in agriculture: A review. Agronomy for Sustainable Development, 2015, 35, 569-588.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.