Chitosan là loại polysacarit tự nhiên phổ biến thứ hai sau cellulose, được chiết xuất từ quá trình xử lý vỏ các loài giáp xác như tôm, cua với dung dịch kiềm NaOH (deacetyl hóa chitin). Chitosan có cấu trúc tương tự như cellulose, chỉ khác nhóm OH ở vị trí C2 của cellulose được thay bởi nhóm amin. Do đó, chitosan và chitin được coi là chất xơ có nguồn gốc động vật. Chitosan là một dạng deacetyl hóa một phần của chitin, và bao gồm các polyme của tiểu đơn vị b-1,4-glucosamin. Nó là môi trường an toàn và không độc hại đối với sinh vật bậc cao (Kumar 2000).
Trong nông nghiệp, chitosan có tác dụng kích hoạt các cơ chế phòng thủ của cây, vì vậy nó được xem như một loại vắc-xin thực vật:
+ Chitosan có hoạt tính kháng khuẩnchống lại các vi khuẩn gây bệnh trên cây
+ Chitosan có hiệu quả trong ức chế sự phát triển sợi nấm, nảy mầm bào tử của các loài nấm gây hại cho cây trồng Fusarium spp., Botrytis spp., Collectotrichum spp., Sclerotinia spp.
+ Kiểm soát hiệu quả tuyến trùng gây hại thực vật
+ Hoạt chất kích thích tăng trưởng cây trồng
Đặc biệt, chitosan không ảnh hưởng tới các loại nấm có lợi như Trichoderma, Paecilomyces, Metarhizium, … vì các loại nấm này có khả năng phân hủy chitosan nhờ hoạt tính chitinolytic, hoạt tính này lại ít xuất hiện ở các loài nấm gây hại khác. Những loại nấm này thậm chí có thể sử dụng chitosan làm chất dinh dưỡng để phát triển.
1. Chitosan kiểm soát bệnh do vi khuẩn gây hại trên thực vật.
Chitosan có điện tích dương, tế bào vi khuẩn gây hại có điện tích âm như Xanthomonas, Pseudomonas, Erwinia,… gây bênh héo rũ, héo xanh, loét trên trái,… . Khi tiếp xúc, sự tương tác tĩnh điện của chitosan tích điện dương và các dẫn xuất của nó với màng tế bào vi khuẩn sẽ gây phá vỡ màng tế bào, rò rỉ tế bào chất bên trong của vi khuẩn, làm vi khuẩn tổn thương nghiêm trọng và giết chết vi khuẩn.
2. Chitosan kích thích cơ chế tự vệ cho 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 như oligosaccharit, glycoprotein, peptit và lipit. Các chất kích thích oligosaccharit bao gồm oligoglucan, oligochitin, oligochitosan và oligogalacturonic.
– Chitosan thường kết tụ xung quanh các vị trí bệnh trên cây, thâm nhập và có hai hiệu ứng lớn:
+ Đầu tiên oligochitosan xâm nhập vào mô cây, đáp trả tại chỗ với các tế bào mô cây bị tổn thương, thay đổi cấu trúc tế bào, sinh tổng hợp ROS ( Reactive Oxygen Species như H2O2, OH-…), sinh ra các phân từ truyền tín hiệu như NO và tổng hợp ra các chất kháng khuẩn như phytoalexin, làm thay đổi pH, nhanh chóng khoanh vùng, tạo hàng rào bảo vệ xung quanh vết bệnh, cô lập các vết bệnh ngăn chặn mầm bệnh lây lan và xâm nhập các mô khỏe mạnh khác bằng cách làm chết nhanh các tế bào xung quanh vết bệnh, ngăn chặn nguồn dinh dưỡng cung cấp cho sâu bệnh hại.
+ Hiệu ứng thứ hai là khả năng liên kết tạo chelate của oligochitosan với kim loại như Fe, Cu, Zn,… ngăn ngừa các tác nhân gây bệnh xâm nhập gây ức chế quá trình sinh sản, tạo ra độc tố và thúc đẩy nhanh quá trình chữa lành vết thương cho cây.
3. Kích thích cơ chế phòng thủ của cây trồng
– Chitosan là chất có khả năng kích hoạt các cơ chế phòng thủ của cây, vì vậy nó được xem như một loại vắc-xin thực vật, giúp tăng khả năng đề kháng của cây trồng đối với các loại vi sinh vật gây bệnh hại: nấm, vi khuẩn, tuyến trùng, virus,…
– Khi sử dụng chitosan, cây trồng sẽ có một loạt biến đổi về vật lý và sinh lý học như nồng độ lignin trong lá 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.
4. Chitosan tăng cường chữa lành vết thương
– Vì kích thước phân tử nhỏ, dễ dàng len lỏi vào các mô cây, bám chặt vào màng sinh học, kích hoạt quá trình tổng hợp và hình thành một loạt các protein PR (Pathogenesis–related), protein được cây tiết ra khi bị mầm bệnh tấn công và các protein bảo vệ trong đó có phenylalanine ammonia-lyase và peroxidase, 2 enzym này giúp tổng hợp và xây dựng lên ma trận ligin và hình thành tyllose, những chất có khả năng làm lành vết thương nhanh chóng khi có tổn hại cơ học hay mầm bệnh tấn công.
– Chitosan còn tạo phức với mycotoxin (độc tố do nấm tiết ra), giúp giảm tổn hại ở tế bào thực vật do độc tố nấm.
5. Chitosan kiểm soát tuyến trùng gây hại thực vật
– Chitosan có tác dụng mạnh lên tuyến trùng gây hại thực vật, nhờ vào hoạt tính nematicidal – ức chế sự phát triển của trứng tuyến trùng và tiêu diệt tuyến trùng trưởng thành àtuyến trùng chết
– Nghiến cứu đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chitosan trong kiểm soát tuyến trùng gây hại đã được kiểm chứng làm giảm từ 75%- 90% mật số tuyến trùng so với đối chứng.
6. Chitosan kích thích sinh trưởng
– Chitosan làm tăng khả năng quang hợp, thúc đẩy và tăng cường sự tăng trưởng thực vật, kích thích sự hấp thu chất dinh dưỡng, làm tăng sự nảy mầm của hạt.
– Chitosan có tính năng như 1 chất kích thích sinh trưởng tự nhiên lên quá trình hình thành củ non trên cây khoai mì, khoai lang, đậu phộng, gừng… giúp cây cho năng suất cao hơn.
– Chitosan kích thích ra hoa, đậu trái, trái lớn nhanh, to trái, đẹp trái,… năng cao chất lượng nông sản
7. Chitosan giúp cây chống chịu với thời tiết bất lợi
– Chitosan phun qua lá giúp cây giảm thoát hơi nước, tăng sức chống chịu với khô hạn, sương muối,…
Hoạt chất Chitosan đã được nghiên cứu và ứng dụng thành công trong việc kích thích tăng trưởng, tăng sức đề kháng, phòng trừ tuyến trùng, nấm bệnh và vi khuẩn gây hại trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau. Với ưu điểm: hiệu quả cao, an toàn cho người sử dụng và thân thiện với môi trường thì việc ứng dụng Chitosan trong quy trình canh tác nông nghiệp sạch đang rất được nông dân quan tâm, tin dùng.
Tài liệu tham khảo
- Oliul Hassan and Taehyun Chang, Chitosan for Eco-friendly Control of Plant Disease, Asian J. Plant Pathol., 11 (2): 53-70, 2017.
- El-Sayed, S. M. and Mahdy, M. E., Effect of chitosan on root-knot nematode, Meloidogyne javanica on tomato plants, ChemTech Res.2014-2015,7(4),pp 1985-1992.
- Laura Orzali, Beatrice Corsi, Cinzia Forni and Luca Riccion, Chitosan in Agriculture: A New Challenge for Managing Plant Disease.
- https://www.intechopen.com/books/biological-activities-and-application-of-marine-polysaccharides/chitosan-in-agriculture-a-new-challenge-for-managing-plant-disease
- Tăng cường khả năng miến dịch của cây trồng- TS. Đặng Xuân Toàn
- https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0203769
Link bài viết NEEM CHITO:
https://phanbondientrang.vn/cong-nghe/neem-chito-400.html
Trần Thị Ngọc Nhân
Phòng R & D – Công ty TNHH Điền Trang
