Χρήση ριζοβακτηρίων και παροχή αμινοξέων ενάντια στο στρες χαμηλών θερμοκρασιών

Κάθε είδος φυτού έχει μια συγκεκριμένη ικανότητα ανοχής του στρες που προκαλείται από τις χαμηλές θερμοκρασίες, η οποία ποικίλλει ανάλογα με την ποικιλία του φυτού, τη θρεπτική του κατάσταση, καθώς και τις συνθήκες στις οποίες καλλιεργείται. Για παράδειγμα στις καλλιέργειες υπό κάλυψη η διαχείριση των ακραίων θερμοκρασιών καθίσταται πολύ πιο εφικτή σε σχέση μια υπαίθρια καλλιέργεια. Ωστόσο, περιπτώσεις ακραίου ψύχους και ξαφνικής πτώσης των θερμοκρασιών μπορεί να αποβούν θανατηφόρες για τα φυτά.

Το στρες από παγετό μπορεί να είναι εξίσου θανατηφόρο με το στρες λόγω θερμότητας. Όταν ένα κύτταρο παγώνει, το νερό μέσα σε αυτό διαστέλλεται καθώς μετατρέπεται σε πάγο. Αυτό μπορεί να προκαλέσει ρήξη της κυτταρικής μεμβράνης και να οδηγήσει το κύτταρο σε θάνατο. Τα φυτά ανταποκρίνονται στις χαμηλές θερμοκρασίες ενεργοποιώντας μεταβολικές οδούς που προστατεύουν τα κύτταρα τους από το κρύο και τις συνθήκες παγετού. Μια από τις στρατηγικές προστασίας είναι η συσσώρευση σακχάρων, η οποία μειώνει τη θερμοκρασία στην οποία σχηματίζεται ο πάγος εσωτερικά του φυτού. Μια άλλη είναι η παραγωγή πρωτεϊνών που σταθεροποιούν τις μεμβράνες για να τις βοηθήσουν να αντισταθούν στη ρήξη.

Χαμηλές θερμοκρασίες στο έδαφος και συγκεκριμένα στο ριζικό σύστημα του φυτού επηρεάζουν εκτός από την ανάπτυξη της ρίζας, τη δραστηριότητά της όσον αφορά την πρόσληψη και τη μετατόπιση θρεπτικών ουσιών, καθώς και ορμονικές ισορροπίες. Το οξειδωτικό στρες παίζει σημαντικό ρόλο για την πρόκληση τραυματισμού κατά την ψύξη σε ευαίσθητα σε χαμηλή θερμοκρασία φυτά, που γίνεται αντιληπτό με το σχηματισμό οξειδωτικών συμπτωμάτων βλάβης των φύλλων, όπως χλώρωση και αποχρωματισμό τους, με αποτέλεσμα αργότερα το σχηματισμό νεκρωτικών περιοχών. Ως πρόσθετος παράγοντας στρες, η διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων του εδάφους μειώνεται επίσης με τη μείωση της θερμοκρασίας του εδάφους. Επομένως, η διαθεσιμότητα των φυτών σε αραιοδιαλυτά θρεπτικά συστατικά, όπως φώσφορο, αμμώνιο, κάλιο, σίδηρο, ψευδάργυρο, μαγγάνιο και χαλκό επηρεάζεται ιδιαίτερα από τις χαμηλές θερμοκρασίες του εδάφους.

Πώς μπορούμε να βοηθήσουμε το φυτό να ξεπεράσει το στρες των χαμηλών θερμοκρασιών;

Πειραματικές δοκιμές σε ποικίλες καλλιέργειες έχουν δείξει την αποτελεσματικότητα των ακολούθων ενάντια σε στρες εξαιτίας χαμηλών θερμοκρασιών:

• Εκχυλίσματα φυκιών Ecklonia maxima και Ascophyllum nodosum
• Σκευάσματα που εμπεριέχουν το αμινοξύ Γλυκίνη – μπεταΐνη
• Ιχνοστοιχεία Zn (ψευδάργυρος) και Mn (μαγγάνιο)
• Ριζοβακτήρια που προάγουν την ανάπτυξη του φυτού όπως Bacillus amyloliquefaciens και Pseudomonas sp.

Διαφυλλικές εφαρμογές με σκευάσματα που περιέχουν γλυκίνη μπεταΐνη μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τα επίπεδα ενδογενούς περιεκτικότητάς της στο φυτό. Η γλυκίνη μπεταΐνη είναι ένας κύριος οργανικός οσμολύτης που συσσωρεύεται σε μια ποικιλία φυτικών ειδών ως απόκριση στις περιβαλλοντικές πιέσεις όπως η ξηρασία, η αλατότητα, οι ακραίες θερμοκρασίες, η υπεριώδης ακτινοβολία κλπ. Οι οργανικοί οσμολύτες είναι ουσίες που χρησιμοποιούνται από κύτταρα πολυάριθμων οργανισμών και ιστών σε συνθήκες στρες για τη διατήρηση του όγκου των κυττάρων και την ακεραιότητα των ενζύμων και της μεμβράνης. Δεν έχουν όλα τα φυτά την ικανότητα για φυσικής παραγωγής ή συσσώρευση γλυκίνης μπεταΐνης ως απόκριση στο στρες, γι’ αυτό μια εναλλακτική προσέγγιση εξωτερικής εφαρμογής της σε φυτά υπό συνθήκες στρες, έχει δείξει ότι σε πολλά είδη φυτών μπορεί να βοηθήσει σε σημαντικές αυξήσεις στην ανάπτυξη και την τελική απόδοση της καλλιέργειας κάτω από περιβαλλοντικές πιέσεις. Έρευνες έχουν δείξει πως αντίστοιχες εφαρμογές έχουν αυξήσει την ανοχή του φυτού στον παγετό μέχρι και 1,5 βαθμό Κελσίου, βοηθώντας μειωθούν τα τραύματα από παγετό κατά 60%.

Τα εκχυλίσματα φυκιών έχουν ιδιότητες ενεργοποίησης του φυτού καθώς τα συστατικά τους προκαλούν αμυντικές αποκρίσεις στα φυτά που συμβάλλουν στην αντίσταση σε διάφορα παράσιτα, ασθένειες και αβιοτικό στρες, όπως η ξηρασία, η αλατότητα και το κρύο. Προκαλούν επίσης φυτοορμονικές αποκρίσεις λόγω των ειδικών συστατικών τους και της αλληλεπίδρασης με τη ρύθμιση της ανάπτυξης των φυτών. Εφαρμογές με τέτοια σκευάσματα μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα αυξημένο μήκος ρίζας, αυξημένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και καροτενοειδή και περιεκτικότητα σε νερό στους ιστούς, ενώ ταυτόχρονα βοηθούν την καλύτερη απορρόφηση θρεπτικών από το παγωμένο έδαφος.

Ριζοβακτήρια ανθεκτικά σε συνθήκες ψύχους μπορεί να αποβούν πολύ χρήσιμα στο φυτό για την διατήρηση της ομαλής λειτουργίας του μέσω πληθώρας μηχανισμών με κύριους τη μετατροπή του αζώτου σε αμμωνία (NH3) ώστε να γίνει διαθέσιμο θρεπτικό στοιχείο για το φυτό, διαλυτοποίηση φωσφορικών αλάτων, παραγωγή σιδεροφόρων κλπ.