Naslov projekta: Emulgatorji kot alternativa, trajnostni pridelavi prilagojena sredstva za redčenje plodičev
Šifra/SICRIS: L4-50142
Obdobje: 1. 10. 2023 do 30. 9. 2026
Nosilec: dr. Matej Stopar, Kmetijski inštitut Slovenije
Projektna skupina: Seznam raziskovalcev in tehničnega osebja
Sodelujoče organizacije: 481 Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta
Sofinancerja: ARIS in MKGP
Bibliografija projekta: SICRIS
Kratek opis projekta
Ključni ukrep pri pridelavi jabolk je redčenje plodičev. S tem zmanjšamo nastavek v spomladanskem času, zagotovimo boljšo kakovost plodov v času obiranja in preprečimo alternativno rodnost dreves. Kemično redčenje plodov se izvaja kot standardni tehnološki ukrep, ki je pri komercialni pridelavi jabolk neizogiben saj uspešno zmanjša obseg ročnega redčenja, izboljša rast plodov in dodatno poveča tvorbo cvetnih brstov za naslednjo sezono. Kemično redčenje je potrebno opraviti v času cvetenja ali v prvih tednih po njem. Ko se odpadanje plodičev po kemičnem redčenju zaključi, se z ročnim redčenjem izvede končna korekcija obremenitve dreves.
Do sedaj je bilo za namen pridelave sadja registriranih le sedem kemičnih sredstev za redčenje plodičev. Vsako od njih pa ima nekaj pomanjkljivosti, kot na primer; da so rezultati redčenja neenakomerni, njihovo delovanje je odvisno od temperature in/ali vlage ali pa so se izkazale za pretirano fitotoksične. Zato raziskovalci poskušajo najti pripravke in ustrezne načine nanosa, ki bi zadovoljili potrebe pridelovalcev in hkrati sledili načelom trajnostnega kmetijstva. Nedavno odkrita fiziološka aktivnost polisorbatov 20, 60 in 80 predstavlja dobrodošlo rešitev za probleme redčenja plodičev. Polisorbati imajo naslednje pozitivne lastnosti:
- razmeroma zanesljivi rezultati redčenje pri jablani,
- nanašajo se lahko zelo pozno, kar pomeni bolj varen čas nanosa v primerjavi z obstoječimi sredstvi za redčenje. Nanašanje fazi 10–20 mm premera plodičev, kar zagotavlja boljšo oceno nastavka po prvih osipih plodov. Na ta način lahko prilagajamo obseg kasnejšega redčenja plodičev, daje pa tudi možnost opustitve izvedbe redčenja v primeru spomladanske pozebe,
- polisorbati so snovi, ki se uporabljajo v živilski industriji kot prehranski dodatki (tako imenovane E-snovi) in so prepoznane kot ljudem nestrupene,
- so enostavno dostopni, ker se široko uporabljajo v živilski industriji po vsem svetu,
- so cenejši od drugih sredstev za redčenje, zlasti kot nedavno registrirana sredstva na osnovi rastlinskih hormonov.
Cilji
V prvem delu želimo s terenskim poskusom preizkusiti izbrane živilske emulgatorje za možno uporabo kot sredstva za redčenje jablane. Oceniti želimo, ali obstaja še kakšen emulgator s podobnim učinkom kot polisorbati, hkrati pa ni fitotoksičen in pozitivno vpliva na kakovost plodov.
Drugič, ker že vemo, da se polisorbati lahko uporabljajo kot sredstva za redčenje, bi radi raziskali vzrok odpadanja jablanovih plodičev. Raziskali bomo fiziološko ozadje delovanja redčenja polisorbata z merjenjem fotosinteze, etilena in stanja ogljikovih hidratov v plodičih. Iskanje fiziološke osnove delovanja polisorbata za redčenje bo pomagalo pri iskanju novih sredstev v prihodnosti.
V tretjem delu bomo raziskali ali polisorbati vplivajo na izbrane koristne in škodljive insekte. Po eni strani želimo preizkusiti možne učinke na pomembne opraševalce, medonosne čebele, da zagotovimo njihovo varno uporabo. Po drugi strani pa želimo testirati toksičnost in druge učinke polisorbatov proti rjavi marmorirani smrdljivi stenici (BMSB), H. Halys in plodovi vinski mušici D. suzukii.
Vmesno poročilo o izvajanju projekta (leto 2023 in 2024)
Od začetka izvajanja projekta v oktobru 2023 do meseca marca 2025, smo v projektni skupini v skladu s časovnico sprejetega projekta, opravili naslednje aktivnosti:
Po delovnih sklopih:
Delovni sklop 1 (DS1): Testiranje izbranih emulgatorjev kot sredstev za redčenje
V jeseni 2023 smo nakupili potrebne kemikalije za izvedbo poljskega poskusa DS1. Na pomlad 2024 smo izbrali poskusna drevesa v sadovnjaku Brdo pri Lukovici, sorte 'Elstar'. Po vrednotenju števila cvetov na posameznih drevesih smo zasnovali poljski poskus z osmimi bloki in desetimi obravnavanji. Izvedena so bila škropljenja emulgatorjev z dvakratnim nanosom sredstev ob velikosti plodičev 12 in 20 mm. Tekom leta smo opazovali fitotoksičnost na izbranih drevesih. V septembru 2024 je sledilo obiranje poskusa z evalvacijo količine in kakovosti pridelka. Pozimi smo opravili še statistično analizo rezultatov delovanja potencialnih sredstev za redčenje plodičev jablane.
Delovni sklop 2 (DS2): Vrednotenje fizioloških parametrov za pojasnitev mehanizma delovanja polisorbatov
Jeseni 2023 smo nakupili potreben poskusni material in preučili literaturo o metodiki različnih meritev, ki smo jih izvajali tekom rastne sezone. V spomladanskem času smo izbrali homogena poskusna drevesa sorte 'Gala', le-ta so bila izbrana na podlagi števila cvetov na drevesu. Poskus smo zastavili v osmih blokih, s petimi obravnavanji: kontrola (neredčena drevesa), ročno redčena drevesa, drevesa redčena z etefonom (komercialno sredstvo za redčenje), drevesa redčena s polisorbatom Tween 20 in s Tween 80. Prvo škropljenje se je izvajalo pri premeru plodičev 10–12 mm, drugo pa le s sredstvi Tween 20 in Tween 80 pri premeru 15–20 mm. Tekom rastne dobe smo v vnaprej dogovorjenih časovnih intervalih, spremljali neto fotosintezo z LI-COR LI-6400, fluorescenco s fluorometrom MINI-PAM, prav tako smo na istih listih spremljali še prisotnost oziroma morebiten razpad klorofila s SPAD-502. Tekom rastne dobe so bili v tedenskem razmiku po hierarhiji merjeni premeri izbranih in označenih plodičev, hkrati je bila zabeležena tudi njihova frekvenca odpadanja. Trikrat v sezoni je potekalo vzorčenje plodičev in listov za analize vsebnosti sladkorjev, kislin in fenolnih spojin oz. v primeru listov vsebnost pigmentov ksantofilnega cikla. Jeseni 2024 je sledilo še obiranje poskusa, pri tem je bilo vrednoteno število in masa plodov na posamezno drevo. Hkrati so bile na izbranem vzorcu plodov izmerjene mere kakovosti in parametri zrelosti. Poleg navedenega smo del vzorca namenili tudi za analize vsebnosti sladkorjev, kislin in fenolnih spojin v plodovih. Pozimi 2024/25 smo opravili različne validacije podatkov plinskega in tekočinskega kromatografa iz vzorcev listja in plodov, vzorčenih tekom leta 2024. Sledila je statistična analiza rezultatov.
Delovni sklop 3 (DS3): Vpliv polisorbatov na izbrane koristne organizme in škodljivce
Čebele: Pred poskusom smo nakupili material, potreben za izvedbo testov v laboratoriju. Na KIS smo vzdrževali in pripravili več čebeljih družin za potrebe toksikološkega testiranja. Čebelje družine smo pregledali in vzorčili za analize na povzročitelje bolezni (varoja, spore Nosema spp.). Družine, ki niso kazale kliničnih znakov bolezni in so bile negativne na spore Nosema spp., smo uporabili za vir čebel za poskuse. V maju smo pričeli z izvedbo testiranja tako, da smo pripravili kletke in sladkorno raztopino, testirane aktivne snovi in nabrali čebele iz izbranih panjev. Čebele smo razvrstili v kletke, jim dodali sladkorno raztopino in postavili v inkubator na 26 °C in ustrezno vlago. Naslednji dan smo pregledali kletke in morebitne mrtvice zamenjali z živimi čebelami iz rezervne kletke. Čebelam smo odtegnili sladkorno raztopino za 2 uri, da so postale lačne. Pripravili smo brizge s testnimi spojinami v sladkorni raztopini in hranili čebele. Ko so bile brizge prazne pri vseh ponovitvah in skupinah, smo čebelam ponovno dodali sladkorno raztopino, jih postavili v inkubator in nato opazovali po 4 urah. Beležili smo morebitna opažanja v vedenju in odmiranju. Kletke smo nadalje opazovali 24, 48 in 72 ur po dodajanju testnih spojin. Beležili smo tudi konzumiranje sladkorne raztopine. Prešteli smo preživele čebele tako, da smo jih imobilizirali v zamrzovalni skrinji. Rezultate smo vnesli v excel tabelo. V nadaljevanju bomo rezultate analizirali, diseminirali na konferencah in nabavili material za poskuse v prihodnjem letu.
Marmorirana smrdljivka Halyomorpha halys [Stål] (Hemiptera: Pentatomidae): V jeseni 2023 smo v sadovnjakih, s pomočjo feromonskih pasti, nabirali stenice in nato v laboratoriju vzpostavili sistem gojenja. Stenice gojimo v nadzorovanih razmerah v rastni komori na sveži hrani (t.i. 'meridic diet'). Poleg gojenja stenic smo maja 2024 izvedli prve laboratorijske poskuse na nimfah H. halys larvalne stopnje L2-L3. Preučevali smo vpliv sredstev za redčenje. Izbrali smo: NAA (1-naftilocetna kislina), ATS (a.s. amonijev tiosuflat), MM (a.s. metamitron), ETH (Etefon 39 SL), T20 (Polisorbat 20), T80 (Polisorbat 80) in BA (Exilis). Kot pozitivno kontrolo smo uporabili insekticid Mospilan 0,1 % (a.s. acetamiprid), za negativno kontrolo pa vodovodno vodo. Poskus je potekal v štirih ponovitvah (24 stenic / obravnavanje). Za testiranje toksičnosti preučevanih sredstev smo uporabili umetno gojišče. Preživelost nimf smo ocenjevali dnevno do 21 dni. Trenutno so podatki še v fazi obdelave. Poleg pozitivne kontrole (acetamiprid) lahko rečemo, da za nimfe stenic izkazuje toksičnost ATS (a.s. amonijev tiosuflat). V prihodnje bomo naredili še poskus za določitev LC50 (koncentracijska vrsta) potencialno toksičnega sredstva, s ciljem, da bi našli alternative običajnim kemičnim insekticidom.
Plodova vinska mušica D. suzukii: Uspešno vzdržujemo sistem gojenja plodove vinske mušice (PVM; Drosophila suzukii) v laboratorijskih pogojih. Razvili smo platformo za presejanje izbranih potencialno toksičnih emulgatorjev oz. sredstev za redčenje. Izvedli smo poskus s sedmimi emulgatorji, negativno in pozitivno kontrolo (bioinsekticid Laser Plus, a.i. spinosad). Pri poskusu je bila smrtnost v negativni kontroli presenetljivo visoka. Domnevamo, da je izvorna kultura mušic, ki jo uporabljamo za vzgojo mušic za poskuse, že stara in izrojena (učinek genetskega 'bottle neck-a' oz. genetske erozije). Zato se še bomo ukvarjali z 'genetsko osvežitvijo' kulture D. suzukii pred nadaljnjim eksperimentiranjem.
Delovni sklop 4 (DS4); Koordinacija in deseminacija rezultatov
Izvedli smo uvodni sestanek na katerega so prišli vsi sodelujoči in skrbnica pogodbe s strani MKGP. pregledali smo časovni potek projekta in naše cilje. Določili smo način komunikacije med delovnimi sklopi znotraj projekta. Kasneje je bilo izvedenih več sestankov znotraj posameznih delovnih sklopov. Dorekli smo natančen protokol dela za posamezne delovne sklope. komunikacija med posameznimi izvajalci nalog je potekala glede na fazo in izvedbo posameznih delov projekta. Diseminacija rezultatov v zvezi z rezultati poskusa v letu 2024 še ni bila izvedena, temveč so posamezni partnerji izvajali predavanja ter objavljali različna dela s področja sadjarstva in redčenja plodičev, ki se strokovno dotikajo teme projekta.