V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Заметную роль в жизни микроорга­низмов, растений и животных играют хитиновые соединения. Плотные наружные покровы тела многих насекомых, ракообразных, червей в своем составе имеют хитин. Кроме того, хитин содержится в клеточной стенке дрожжей, водорослей и грибов.

Хитин был открыт в 1811 году (H. Braconnot, A. Odier). В 1859 году ученым удалось выделить из хитина новое вещество – хитозан, отделив кальций и белки. Хитозан (поли-(1-4)-2-амино-2-дезоксиглюкан) является частично дезацетилированным производным хитина.

Биологически активные свойства хитина и его производного – хитозана – начали изучаться в 40-50-х годах ХХ века. Проведенные во всем мире исследования показали уникальные сорбционные свойства хитозана: отсутствие выраженной субстратной специфичности этого вещества, ионообменные, хелатообразующие и комплексообразующие свойства. В дальнейшем была показана антибактериальная, антивирусная и иммуностимулирующая активность.

О большом интересе к проблемам изучения этого биополимера свидетельствуют восемь международных конференций по хитину и хитозану: Япония (1982), Норвегия (1988), США (1991), Польша (1994), Франция (1997) и др. В России за период с 1983 по 2003 год были посвящены семь конференций, а в 2000 году – создано Российской Хитиновое Общество, объединившее более 50 региональных отделений.

Уникальные свойства хитина и хитозана привлекают внимание большого числа специалистов самых разных специальностей. В настоящее время известно более 70 направлений их использования: медицина, пищевая промышленность, косметология, сельское хозяйство.

В медицине используют такие свойства хитозана, как способность снижать уровень холестерина в крови, иммуномодулирующее действие, успокаивающее действие на центральную нервную систему, ранозаживляющее, противоожоговое, антибактериальное и противоопухолевое действие. Волокна из хитина используют в качестве хирургических нитей.

В пищевой промышленности хитозан находит применение в качестве диетического волокна, эмульгатора, загустителя и т.д. Он используется для очистки растительных соков.

Хитин, хитозан и его производные способны образовывать прочные хелатные связи с металлами, селективно извлекать ионы ртути, кобальта, золота и других металлов из сточных вод и из морской воды. Высокая радиационная устойчивость дает возможность концентрировать отходы ядерного топлива.

Использование хитозана в сельском хозяйстве представляет особый интерес. Хитозан используется для гранулирования удобрений, как добавка к корму птиц для увеличения их привеса.

Хитиновые соединения играют заметную роль в жизни микроорга­низмов, растений и животных. При этом нередко они не образуются внутри организма, но при контакте с ними могут быть индуцированы биохимические реакции, приводящие к усилению его защитной функции. Уровень активно­сти хитинолитических ферментов в результате контакта растения с хитино­выми продуктами может возрастать в сотни раз (Максимов и др., 1992). Ин­дуцируется целый метаболический каскад с участием многих белков, в том числе литических ферментов (хитиназы, р-1,3-глюканазы и др.).

Все области применения препаратов основаны на уникальной биосовместимости этих полимеров с живыми клетками и их биологической активности, выраженных в способности индуцировать болезнеустойчивость живых растительных клеток за счет образования в них хитин-хитозанового барьера против хитинсодержащих патогенов, оказывать стимулирующее рост действие за счет усиления процессов лигнификации, повышать устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды по механизму, схожему с откликом клеток на действие патогена и т.д. (Куприна, Няникова, Водолажская, 2002).

По данным Т.А. Евстигнеевой, Н.А. Павловой, С.Л. Тютерева (2012), низкомолекулярный хитозан и салициловая кислота проявляют как лечебное, так и защитное (индуцирующее устойчивость) действие против вируса Y картофеля, особенно при совместном (0,1% раствор салициловой кислоты в 0,1% растворе хитозана) применении.

Исследованиями Э. В. Поповой (1995), Л. Ю. Юдкина и С. А. Тар-лаковского (1995), М. С. Якубчика и др. (1995), А.П. Бойко (2000) установлено положительное действие хитозана на болезнеустойчивость растений ячменя, пшеницы, тома­та, огурца и картофеля. При комбинированной обработке семян зерновых и опрыскивании наблюдалось снижение распространения и развития корневых гнилей (Fusarium spp., Bipolaris spp.), темно-бурой и сетчатой пятнистостей (Bipolaris sorociniana, Drechslera teres), септориоза (Septoria nodorum), пыль­ной головни (Ustilago nuda), бурой ржавчины (Puccinia recondita), оливковой плесени (Cladosporium herbarum) и альтернариоза (Alternaria tenuis), что при­водило к повышению урожая на 10-30 % (Максимов и др., 1992; Юдкин, Тарлаковский, 1995).

Защитное действие индуктора хитиновой природы может осуществ­ляться не только путем прямого воздействия на растение. В последние годы на практике начинают использовать внесение хитина в почву для борьбы с гнилями и нематодами (Максимов и др., 1992; Удалова и др., 1995; Доброхо­тов, 2000). В этом случае хитин индуцирует рост микроорганизмов, синтези­рующих хитиназу, которая подавляет развитие патогена. Это влияние индук­тора на защиту растений осуществляется через экосистему.

Все вышесказанное говорит о высокой перспективности применения хитозана, его производных и хитозановых технологий в защите растений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бойко, А.П. Иммунорегулирующая роль хитозана и его биологическая эффективность в отношении комплекса болезней озимой пшеницы / А.П. Бойко // Защита и карантин растений: сб. науч. тр. / Ставроп. ГСХА. – Ставрополь, 2000. – С. 48-53.

2. Доброхотов, С.А. Нарцисс в теплицах против галловой нематоды / С.А. Доброхотов // Защита и карантин растений. – 2000. - № 4. – С. 21.

3. Евстигнеева, Т.А. Действие фитоактивного хитозана и салициловой кислоты на устойчивость растений картофеля к вирусу Y / Т.А. Евстигнеева, Н.А. Павлова, С.Л. Тютерев // Вестник защиты растений. – 2012. - № 2. – С. 27- 33.

4. Куприна, Е.Э. Разработка и оценка свойств биологически активной добавки в почву на основе хитина, полученного электрохимическим способом / Е.Э. Куприна, Г.Г. Няникова, С.В. Водолажская // Микология и фитопатология. – 2002. – Т. 36., вып. 4. – С. 63-69.

5. Максимов, В.И. Новый субстрат для скрининглвых измерений хитинолитической активности / В.И. Максимов, Л.Т. Крушев, С.Н. Савченков // Биотехнология. – 1992. - № 4. – С. 60-62.

6. Попова, Э.В. К механизму действия хитозана и возбудителя бурой ржавчины на компонентный состав белков растений пшеницы / Э.В. Попова // Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность: Всероссийский съезд по защите растений. Тезисы докладов. – С.-П., 1995. – С. 233-234.

7. Удалова, В.Б. Хитозан для борьбы с галловой нематодой в защищенном грунте / В.Б. Удалова, В.П. Быков, Н.Н. Карнакова // Защита растений. – 1995. - № 6. – С. 12-13.

8. Юдкин, Л.Ю. Биологическая эффективность хитозана против комплекса болезней на посевах ячменя / Л.Ю. Юдкин, С.А. Тарлаковский // Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность: Всероссийский съезд по защите растений. Тезисы докладов. – С.-П., 1995. – С. 482.

9. Якубчик, М.С. Хитозан – биологически активное экологически безопасное средство, повышающее устойчивость сельскохозяйственных культур к болезням / М.С. Якубчик, С.А. Тарлаковский, Т.Б. Дорофеева, В.А. Выцкий // Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность: Всероссийский съезд по защите растений. Тезисы докладов. – С.-П., 1995. – С. 482-483.

Код для цитирования: Скопировать