Ερευνητές του ΕΚΠΑ καταπολεμούν οικολογικά φυτικές ασθένειες

Για τους ερευνητές του Εργαστηρίου Μικροβιακής Βιοτεχνολογίας του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ), οι πιο ζεστές μέρες του καλοκαιριού δεν διαφέρουν από οποιεσδήποτε άλλες ημέρες του χρόνου, καθώς η έρευνα από διακοπές δε γνωρίζει. Άλλωστε, για τους νέους επιστήμονες στην Ελλάδα, για τους οποίους η φυγή στο εξωτερικό δεν αποτέλεσε επιλογή, η παραγωγή νέας γνώσης και δη μέσα σε δύσκολες οικονομικές συνθήκες, στοχεύει όχι μόνο στην ποιότητα και την αριστεία, αλλά κυρίως στην οικονομική ανάπτυξη του τόπου, μέσα από τη μετουσίωση των ερευνητικών αποτελεσμάτων τους σε νέα προϊόντα και υπηρεσίες.

Η βιολόγος Γραμματική Κανινή, διδάκτωρ του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών, άφησε τα μπάνια … για να αφοσιωθεί στα μικρόβια. Η έρευνά της στο Εργαστήριο Μικροβιακής Βιοτεχνολογίας, υπό την επίβλεψη της διευθύντριας του Εργαστηρίου, καθηγήτριας Μικροβιολογίας Αμαλίας Καραγκούνη, απέδειξε πως στον ελλαδικό εδαφικό χώρο υπάρχουν άφθονα αποθέματα καλού μικροβιακού φορτίου, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ασπίδα προστασίας καλλιεργειών με μεγάλη αξία για την ελληνική οικονομία, όπως είναι οι τομάτες, τα φασόλια και ο καπνός.

«Εμβολιάζοντας τις τομάτες με στρεπτομύκητες»

Υπάρχουν εναλλακτικές οικολογικές λύσεις για την αντιμετώπιση των φυτικών ασθενειών; Οι παραγωγοί θα μπορούσαν να στραφούν σε άλλα μέσα, από τα χημικά, τα οποία είναι βλαπτικά για το περιβάλλον και τον άνθρωπο; Διαχωρίζοντας τα βακτήρια σε «καλά» και «κακά», μέσα από τη μοναδική ελληνική μικροβιακή συλλογή ATHUBA -μέλος της Ευρωπαϊκής Συλλογής μικροοργανισμών ECCO (Athens University Bacterial & Archaea Culture Collection http://m-biotech.biol.uoa.gr/ATHUBintex.html ), που διαθέτει το εργαστήριο Μικροβιακής Βιοτεχνολογίας του ΕΚΠΑ η κ. Κανινή προσπάθησε να απαντήσει στα παραπάνω ερωτήματα, επιστρατεύοντας τα «καλά» μικρόβια, για να δημιουργήσουν στη ρίζα διαφόρων φυτών αφιλόξενο περιβάλλον για τα «κακά» μικρόβια. Η πολλά υποσχόμενη διαδικασία ονομάζεται «βιοέλεγχος» .

Όπως αποδείχθηκε -in vitro και in vivo- στρεπτομύκητες (Streptomyces, γένος βακτηρίων της οικογένειας των Actinobacteria) της συλλογής ATHUBA, που υπάρχουν σε υψηλά ποσοστά σε εκτάσεις στον Μαραθώνα, τις Θερμοπύλες, τη Σάμο και την Κρήτη, μπορούν να αναστείλουν την ανάπτυξη φυτοπαθογόνων μυκήτων, που πλήττουν τις καλλιέργειες καπνού στη Βόρεια Ελλάδα, τομάτας στη Βόρεια και Κεντρική Ελλάδα και φασολιού στην Κεντρική και Νότια Ελλάδα. Μάλιστα, η ερευνητική ομάδα του εργαστηρίου υπό τη διεύθυνση της κ. Καραγκούνη προετοιμάζει την εφαρμογή επιλεγμένων στρεπτομυκήτων, ως παραγόντων βιοελέγχου, σε μεγάλη κλίμακα στον αγρό, ενώ ήδη έχει κάνει προτάσεις σε ελληνική βιομηχανία για την αξιοποίηση των ενδημικών στρεπτομυκήτων ως εμπορικού βιολογικού προϊόντος.

«Δηλαδή, θα αφήσουμε τα φυτοφάρμακα, για να εμβολιάζουμε τις ντοματιές και τις φασολιές με μικρόβια;», θα μπορούσε να αναρωτηθεί κάποιος παραγωγός. Η Γραμματική Κανινή σε συνέντευξή της στο Αθηναϊκό – Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων, εξηγεί πώς λειτουργεί ο βιοέλεγχος, πώς το μεσογειακό κλίμα της Ελλάδας ευνοεί την ανάπτυξη καλού εδαφικού μικροβιακού φορτίου με ευρύ βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον, ενώ μιλάει και για την αλόγιστη χρήση χημικών αντιμικροβιακών σκευασμάτων και τον μακρύ δρόμο που πρέπει να διανυθεί μέχρι η παγκόσμια βιομηχανία να φύγει από τα «χημικά» και να πάει στα «βιολογικά» προϊόντα φυτοπροστασίας.

Ερ.: Πώς θα εξηγούσατε, συνοπτικά, τη διαδικασία του βιοελέγχου φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών; Θα μπορούσε να πει κανείς πως πρόκειται για έναν εμβολιασμό των φυτών, για την προστασία τους από συγκεκριμένες ασθένειες που τα απειλούν;
Απ.: «Εμβολιασμός φυτών;» Ίσως και να το λέγαμε, αλλά δεν θα ήμασταν απόλυτα ακριβείς. Υπό την έννοια της πρόληψης, θα μπορούσαν κάποιες πρακτικές βιοελέγχου να παρομοιαστούν με τον εμβολιασμό, δεδομένου ότι οι φιλικοί προς το φυτό (και τον άνθρωπο) μικροοργανισμοί εγκαθίστανται στο φυτό και δημιουργούν ένα αφιλόξενο περιβάλλον για τους παθογόνους μικροοργανισμούς, προλαμβάνοντας έτσι την προσβολή του φυτού. Ο βιοέλεγχος είναι η ενίσχυση του φυσικού ανταγωνισμού μεταξύ οργανισμών (φυτών και μικροοργανισμών) με σκοπό την καταπολέμηση εκείνων που είναι παθογόνοι. Πιο συγκεκριμένα, στο πεδίο της φυτοπροστασίας, αναζητούμε και αξιοποιούμε μη παθογόνους μικροοργανισμούς, οι οποίοι στη φύση είναι «εχθροί» κοινών φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών, τους αναπαράγουμε στις απαιτούμενες ποσότητες στο εργαστήριο και τους εφαρμόζουμε σε καλλιεργούμενα φυτά. Στόχος είναι οι «καλοί» μικροοργανισμοί να προστατέψουν τα φυτά αφενός πολύ αποτελεσματικά αφετέρου με φιλικό προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο τρόπο. Ο βιοέλεγχος δηλαδή αποτελεί μια εναλλακτική, οικολογική λύση για την καταπολέμηση φυτικών ασθενειών, που προκαλούνται από μικροοργανισμούς.

Ερ.: Πώς προτείνετε να αξιοποιηθούν τα ευρήματα της μελέτης, όσον αφορά στις εκτάσεις στον Μαραθώνα, τις Θερμοπύλες, τη Σάμο και την Κρήτη, όπου απομονώθηκαν υψηλά ποσοστά στεπτομυκήτων, ικανών να αναστέλλουν την ανάπτυξη συγκεκριμένων παθογόνων μικροοργανισμών; Είναι προς “εκμετάλλευση” το “καλό” εδαφικό μικροβιακό φορτίο ενός τόπου;
Απ.: Η απάντηση είναι ΝΑΙ και υπάρχει εξήγηση: Οι στρεπτομύκητες κατέχουν τη σημαντικότερη θέση μεταξύ των βακτηρίων που παράγουν αντιβιοτικά, ένζυμα και γενικά φαρμακευτικές ουσίες οι οποίες είναι ήδη στην αγορά. Επιλεγμένα στελέχη στρεπτομυκήτων έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί ως παράγοντες βιοελέγχου έναντι διάφορων φυτικών ασθενειών. Το ελλαδικό οικοσύστημα, χάρη στη γεωγραφική του θέση, η οποία χαρακτηρίζεται από τις ιδιαιτερότητες του μεσογειακού κλίματος, έχει αποδειχθεί μετά από μελέτες δεκαετιών και συγκρινόμενο με άλλες ευρωπαϊκές χώρες, ότι αποτελεί ενδιαίτημα πλούσιο σε πληθυσμούς στρεπτομυκήτων με ευρύ βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον. Το Εργαστήριο Μικροβιολογίας του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών, υπό τη διεύθυνση της καθηγήτριας κας Καραγκούνη διαθέτει μια πλούσια συλλογή στρεπτομυκήτων (τη μοναδική στην Ελλάδα) ενδημικών του ελλαδικού χώρου (Athens University Bacterial & Archaea Culture Collection, ATHUBA), απομονωμένων από διαφορετικά ενδιαιτήματα ανά την Ελλάδα, που χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερες οικοφυσιολογικές ιδιότητες και τα αποτελέσματα πρόσφατων μελετών του Εργαστηρίου μας έδειξαν ότι πάνω από το ένα τρίτο των στρεπτομυκήτων τής συλλογής αυτής μπορούσαν να αναστείλουν την ανάπτυξη κοινών φυτοπαθογόνων μυκήτων, με τους περισσότερους και ισχυρότερους εκπροσώπους να προέρχονται από τα περιβάλλοντα που αναφέρονται παραπάνω. Η φυτοπροστατευτική δράση των επιλεγμένων στρεπτομυκήτων έχει μελετηθεί και επιβεβαιωθεί σε εργαστηριακό επίπεδο. Με σκοπό την εφαρμογή τους σε πραγματικές καλλιεργητικές συνθήκες, η ερευνητική δραστηριότητα του εργαστηρίου μας προσανατολίζεται στην αποκάλυψη του μηχανισμού δράσης τους, ως παραγόντων βιοελέγχου, η οποία με τη σειρά της θα προτείνει τον βέλτιστο συνδυασμό χρήσης τους στο έδαφος για την ενίσχυση της προστασίας, που αυτοί παρέχουν, σε φυτά-στόχους. Ταυτόχρονα, εργαζόμαστε για να καθοριστεί ο τρόπος για την αποτελεσματικότερη εφαρμογή τους στο έδαφος, για την παραγωγή βιομάζας τους σε μορφή που να εξασφαλίζει μεγαλύτερο χρόνο ζωής, ευκολότερη μεταφορά και αποθήκευσή τους και για τα τελικά πειράματα στον αγρό που θα επιβεβαιώσουν τα εργαστηριακά αποτελέσματα. Καθώς η διεθνής βιβλιογραφία υποστηρίζει την υψηλή επαναληψιμότητα των εργαστηριακών αποτελεσμάτων στο πεδίο, στοχεύουμε στη χάραξη των κατευθυντήριων γραμμών τελέσφορης αξιοποίησης των ενδημικών στρεπτομυκήτων ως εμπορικό βιολογικό προϊόν στα αγροκτήματα της χώρας μας.

Ερ.: Αναφέρετε πως ως παράγοντες βιοελέγχου οι στρεπτομύκητες παρουσιάζουν μεγάλο βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον. Υπάρχει αντίστοιχο ενδιαφέρον από εταιρείες του κλάδου; Πόσο εκτιμάτε πως απέχει η μετουσίωση των ερευνητικών σας αποτελεσμάτων σε προϊόν;
Απ.: Όχι δεν υπάρχει ενδιαφέρον στην Ελλάδα, αλλά θα σας έλεγα ούτε στην Ευρώπη. Η χημική βιομηχανία έχει κατακλίσει τον πλανήτη και το θέμα είναι αν θα φύγουμε από τα «χημικά» να πάμε στα «βιολογικά». Είναι ένας δύσκολος και μακρύς δρόμος ο οποίος όμως φαίνεται να είναι ο απαιτούμενος εφόσον είναι προφανής η καταστροφή που έχει υποστεί το περιβάλλον από τη χημική βιομηχανία σε πάρα πολλά επίπεδα. Βέβαια γίνονται προσπάθειες επικοινωνίας μεταξύ επιστημόνων και βιομηχανιών και έχουν παραχθεί πολλά «βιολογικά» τέτοιου τύπου προϊόντα. Εμείς ήδη έχουμε κάνει προτάσεις σε Ελληνική βιομηχανία για την εκμετάλλευση αυτού του προϊόντος.

Ερ.: Καθώς προχωρά η έρευνα για τον βιοέλεγχο πιστεύετε ότι τα δεδομένα σε ό,τι αφορά αδυναμίες της εφαρμογής μπορούν να αλλάξουν;
Απ.: Ο βιοέλεγχος δεν προτείνεται ως πανάκεια. Τα αποτελέσματα της έρευνας σε αυτό το πεδίο έχουν επιβεβαιώσει τα πλεονεκτήματα της εφαρμογής του ενώ ταυτόχρονα έχουν καταγραφεί και τα μειονεκτήματα. Η γνώση των προβλημάτων είναι το απαραίτητο βήμα για την επίλυσή τους. Γνωρίζοντας τις αδυναμίες της εφαρμογής του βιοελέγχου και προκειμένου αυτές να μην αποτελέσουν τροχοπέδη στην εφαρμογή του για τη φυτοπροστασία, η έρευνα δραστηριοποιείται και στον περιορισμό τους, πχ επιστρατεύοντας ακόμα περισσότερους φιλικούς μικροοργανισμούς αλλά και συνδυασμούς τους ώστε να διευρυνθεί το φάσμα δράσης και διερευνώντας ευκολότερους, πρακτικότερους και αποτελεσματικότερους τρόπους αποθήκευσης και εφαρμογής των μικροοργανισμών βιοελέγχου. Πιστεύουμε, επομένως, ότι ακριβώς επειδή τα οφέλη του βιοελέγχου είναι μεγάλα, η επιστημονική έρευνα μπορεί να περιορίσει τις αδυναμίες και θα το καταφέρει.

Ερ.: Στην Ελλάδα από ποια καλλιέργεια θα προτείνατε να ξεκινήσει μία ευρύτερη εφαρμογή του βιοελέγχου; Θα πρέπει να είναι αυτό το επόμενο βήμα στην έρευνά σας;
Απ: Στην Ελλάδα, οι φυτοπαθογόνοι μύκητες, στους οποίους εστιάζεται η έρευνά μας, πλήττουν καλλιέργειες καπνού (Βόρεια Ελλάδα), τομάτας (Βόρεια και Κεντρική Ελλάδα) και φασολιού (Κεντρική και Νότια Ελλάδα). Η έρευνά μας έχει αναδείξει μικροοργανισμούς που είναι πολύ αποτελεσματικοί στην προστασία φυτών τομάτας και φασολιού από παθογόνους μύκητες και εργαζόμαστε στη βελτιστοποίηση της χρήσης τους στο πεδίο. Θα είχε, επομένως, μεγάλο ενδιαφέρον η εφαρμογή του βιοελέγχου σε καλλιέργειες τομάτας και φασολιού αφού υπάρχουν και τα απαραίτητα επιστημονικά στοιχεία από την έρευνά μας, αλλά και γιατί έχει μεγάλη σημασία η καλλιέργεια αυτών των κηπευτικών για την ελληνική αγροτική οικονομία. Η ερευνητική μας ομάδα ήδη προετοιμάζει και μελετά πρωτόκολλα εφαρμογής επιλεγμένων στρεπτομυκήτων, ως παραγόντων βιοελέγχου, σε μεγάλη κλίμακα στον αγρό.

Ερ.: Η αναποτελεσματικότητα της δράσης των χημικών αντιμικροβιακών σκευασμάτων μπορεί να αποδοθεί σε έλλειψη μέτρου, όσον αφορά τη χρήση τους από τους Έλληνες παραγωγούς;
Απ.: Οι Έλληνες παραγωγοί χρησιμοποιούν χημικά αντιμικροβιακά σκευάσματα χωρίς σημαντική αποτελεσματικότητα καθώς η χρήση τους αναγκαστικά περιορίζεται σε αρκετές περιπτώσεις λόγω του υψηλού κόστους τους και της ισχυρής τοξικότητάς τους. Όταν το κόστος και η τοξικότητα δεν είναι αποτρεπτικά, η χρήση τους είναι πολλές φορές αλόγιστη, οδηγώντας έτσι στην επικράτηση ανθεκτικών παθογόνων μικροοργανισμών. Η καταπολέμηση των τελευταίων απαιτεί νέες αντιμικροβιακές ουσίες, που μέχρι να βρεθούν προκαλούν μεγάλες απώλειες στη φυτική παραγωγή και την αγροτική οικονομία. Είναι επιτακτική η ανάγκη υπεύθυνης ενημέρωσης και κατάρτισης των Ελλήνων παραγωγών ώστε να μην απειλείται ούτε η απόδοση των καλλιεργειών ούτε η ισορροπία του περιβάλλοντος.