1.
CHITOSAN LÀ GÌ?
·
Chitosan là một
dạng chitin đã bị khử axetyl, nhưng không giống chitin nó lại tan được trong
dung dịch axit. Chitin là polyme sinh học có nhiều trong thiên
nhiên chỉ đứng sau xenluloza. Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với xenluloza. Chitin có nhiều trong các loài giáp xác như tôm, cua, ghẹ…
·
Đặc tính của chitosan:
o
Là
polysacharide có đạm không độc hại, có khối lượng phân tử lớn.
o
Là một chất rắn,
xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các
kích cỡ khác nhau.
o
Chitosan có
màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị.
o
Không tan
trong nước, dung dịch kiềm và axit đậm đặc nhưng tan trong axit loãng (pH=6), tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ
nóng chảy 309 - 311oC.
2.
VAI TRÒ CỦA CHITOSAN TRONG NÔNG NGHIỆP
·
Kháng virus, Kháng vi khuẩn, kháng nấm, kháng
một số côn trùng. Do đó, nó thường được ứng dụng trong kiểm soát
bệnh hại.
·
Bảo quản hạt giống, tăng khả năng nảy mầm của
hạt giống cũng như cải thiện sức
sống của cây trồng, hạn chế nấm bệnh gây hại.
·
Phân bón qua lá giúp cây giảm thoát hơi nước,
tăng sức chống chịu khô hạn
·
Cải tạo đất, hạn chế vi sinh vật gây hại trong
đất, đồng thời kích thích các vi sinh vật có ích phát triển.
·
Bảo quản nông sản sau thu hoạch.
3.
CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA CHITOSAN
Cơ chế chống bệnh
hại của Chitosan chủ yếu bao gồm:
Hoạt tính trực tiếp
chống lại mầm bệnh
Hoạt tính trực tiếp của chitosan trong việc
kháng virut và viroid chủ yếu ở khả năng chitosan bất hoạt quá trình sinh sản
của virut hoặc viroid. Nó
thâm nhập vào mô tế bào cây, liên kết chặt chẽ với các acid nucleic và gây ra
một loạt các thương tổn và gây ức chế lựa chọn. Ngay lập tức, ức chế có chọn
lọc này có thể bất hoạt các mRNA mã hõa các gen cần cho quá trình điều trị
thương tổn của vi khuẩn.
Ngược lại, các nấm, vi khuẩn, oomycete và
các côn trùng khác, chitosan tác động thông qua cơ chế gia tăng khả năng đề
kháng của cây, giúp cây tiết ra các kháng thể chống lại sự xâm nhập của nấm, vi
khuẩn, oomycete.
Hàng rào vật lý
quanh vị trí xâm nhập mầm bệnh
Khi chitosan xâm nhập vào mô cây, thường
kết dính quanh các vị trí xâm nhập và có 3 tác động chính:
Thứ nhất là lập hàng rào cách ly vị trí xâm
nhập để tránh mầm bệnh lây lan và bảo vệ các tế bào khỏe mạnh khác. Tại vị trí
cách ly, cây sẽ nhận biết để kích thích sự phản ứng nhạy cảm giúp tiết ra H2O2
để giúp tăng cường thành tế bào và báo động cho các tế bào bên cạnh.
Thứ hai chitosan liên kết các kim loại khác
nhau và giúp kích hoạt nhanh chóng quá trình làm lành vết thương.
Thứ ba chitosan có điện tích dương, vi khuẩn có điện tích âm do
đó chitosan kết dính với vi khuẩn gây ra quá trình rò rỉ protein và các cơ quan
nội bào của vi khuẩn, khiến vi khuẩn bị tổn thương nghiêm trọng và chết.
Khả năng tạo
chelate với dinh dưỡng và khoáng chất
Chitosan có khả năng liên kết các kim loại
và khoáng (như Fe, Cu) giúp tránh mầm bệnh xâm nhập, gây ức chế quá trình sinh
sản và tạo ra độc tố. Chitosan còn tạo phức với mycotoxin (độc tố do nấm tiết
ra), giúp giảm tổn hại ở tế bào chủ do độc tố nấm.
Chất tăng cường làm
lành vết thương
Vì khả năng bám chặt vào màng sinh học và
các phân tử sinh học cùng với điện tích dương, chitosan cung cấp khả năng làm
lành vết thương nhanh chóng khi có tổn hại cơ học hay mầm bệnh tấn công.
Vì là chất kích hoạt, chitosan hoạt hóa quá
trình tổng hợp và hình thành một loạt các protein PR và các protein bảo vệ
trong đó có phenylalanine ammonia-lyase và peroxidase. Hai emzyme này giúp tổng
hợp và xây dựng lên ma trận lignin và hình thành tyllose, những chất đóng
vai trò quan trọng trong làm lành vết thương.
Kích thích cơ chế
phòng thủ của cây trồng
Chất kích hoạt là các chất có khả năng kích
thích các phản ứng bảo vệ khi được đưa vào các mô tế bào cây (như
oligosaccharit, glycoprotein, peptit và lipit). Các chất kích thích oligosaccharit bao gồm
oligoglucan, oligochitin, oligochitosan và oligogalacturonic. Khi cây trồng
được tăng cường cơ chế bảo vệ sẽ chịu được sự tấn công mầm bệnh, nhanh chóng
khoanh vùng tế bào bị chết và tạo ra các chất sinh hóa xung quanh tế bào bị chết. Các cơ
chế này bao gồm tạo ra các oxygen hoạt tính, thay đổi cấu trúc tế bào, tổng hợp
các protein kháng thể và tổng hợp sinh học phytoalexin. Chitosan là chất có khả năng kích hoạt các cơ chế phòng thủ
của cây. Khi sử dụng chitosan, cây trồng sẽ có một loạt biến đổi về vật lý và sinh lý học. Thay đổi vật lí là sẽ giảm khe hở
khí không, giảm khả năng tiếp cận của nấm vào mô tế bào lá. Các tế bào bảo vệ
của lá sẽ tạo ra H2O2, để phản ứng lại với sự giảm khe hở
khí khổng. Nồng độ acid phenolic trong lá, đặc biệt ferulic acid sẽ gia tăng
đáng kể khi gia tăng nồng độ chitosan. Nồng độ lignin trong lá cũng sẽ tăng
cao. Các
tiền chất của lignin như p-courmaric, ferulic acid, sinapoc acid
và phenolic acid có khả năng kháng khuẩn đều bị kích hoạt bởi
chitosan. Bản thân các oligogalacturonic là sản phẩm của quá trình phân giải
thành tế bào cây do enzyme pectic của vi khuẩn tiết ra do đó khiến cây tạo ra
cơ chế bảo vệ Ngoài ra, chitosan là thành phần tìm thấy của nhiều loại nấm. Nên
khi các olgigosaccharit giải phóng khỏi chitosan sẽ giúp kích thích cơ chế bảo
vệ của cây.
ThS. Lê Trường Bình, Trung tâm Nghiên cứu Đất, Phân
bón và Môi trường phía Nam