Cannella e Chitosano: Una Nuova Speranza per i Coltivatori di Riso
Soluzioni naturali come la cannella possono aiutare a combattere le malattie del riso.
Qamar Mohammed Naji, Dzarifah Mohamed Zulperi, Khairulmazmi Ahmad, Erneeza Mohd Hata
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Indice
Il riso è uno dei cibi più importanti per gli esseri umani. La gente coltiva riso da migliaia di anni, con prove della sua coltivazione che risalgono a circa 1500-1000 a.C. Oggi, circa il 40% della popolazione mondiale si affida al riso come alimento base, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. Il riso cresce meglio in condizioni calde e umide, che si trovano in molti paesi asiatici, specialmente quelli tropicali.
In Malesia, il riso è la terza coltura più importante dopo la gomma e l'olio di palma, con gli stati di Kedah e Perlis che sono i principali luoghi di coltivazione. Tuttavia, i campi di riso affrontano molti problemi, principalmente a causa di malattie causate da germi, funghi e batteri. Queste malattie possono ridurre seriamente la produzione di riso. Ci sono oltre 70 malattie conosciute che colpiscono il riso, con diverse malattie batteriche gravi che attaccano varie parti della pianta di riso, comprese le sementi, le foglie e le radici.
Una delle malattie batteriche più gravi che colpiscono il riso a livello globale, incluso in Malesia, è il marciume del panicolo batterico (BPB). Questa malattia è causata da un batterio chiamato Burkholderia glumae. Se le piante di riso contraggono questa malattia, può portare a una perdita di resa terribile, a volte fino al 75%. B. glumae ama il clima caldo e può crescere a temperature fino a 41°C. Infetta i semi di riso, causando problemi mentre le piantine crescono. I batteri producono sostanze nocive che possono portare alla decomposizione delle piantine.
Gli agricoltori e gli scienziati stanno provando vari metodi per gestire B. glumae nei campi di riso. Alcuni di questi metodi includono l'uso di ceppi innocui di Burkholderia per ridurre le tossine nel suolo o l'uso di semi privi di patogeni. Sono stati utilizzati anche trattamenti chimici per combattere le malattie, ma possono avere effetti negativi sul suolo e sulle piante, rendendoli meno popolari. Recentemente, rimedi naturali come la corteccia di cannella hanno mostrato promesse come soluzioni antibatteriche per combattere B. glumae.
La Meraviglia della Cannella
La cannella è una spezia che molte persone adorano usare in cucina. Proviene dalla corteccia interna di alcuni alberi ed è stata apprezzata non solo per il suo sapore ma anche per le sue proprietà medicinali. L'estratto di corteccia di cannella è ricco di composti attivi che hanno vari benefici per la salute, come combattere funghi e batteri, ridurre l'infiammazione e avere anche potenziali proprietà antitumorali.
Con i continui progressi nella tecnologia, i ricercatori stanno esplorando l'uso di ingredienti naturali, come la cannella, per combattere le malattie delle piante. Un'area di ricerca si concentra su piccole particelle conosciute come nanoparticelle organiche (ONP). Queste piccole particelle possono aiutare a consegnare rimedi naturali alle piante in modo più efficace. Un materiale naturale promettente per creare queste nanoparticelle è il Chitosano, che proviene dai gusci di crostacei o funghi.
Il chitosano ha molti vantaggi: è naturale, sicuro per l'ambiente e può essere alterato chimicamente per migliorarne l'efficacia. Queste nanoparticelle possono trasportare composti sia idrosolubili che liposolubili, rendendole molto utili in agricoltura.
Creare una Nuova Soluzione
In uno studio per affrontare il problema del marciume del panicolo batterico, i ricercatori hanno cercato di sviluppare un nuovo modo di usare l'estratto di corteccia di cannella combinato con nanoparticelle di chitosano. L'obiettivo era creare un prodotto che potesse combattere efficacemente B. glumae nelle piante di riso.
Per iniziare, i ricercatori hanno raccolto i materiali necessari, inclusi chitosano e corteccia di cannella. La corteccia di cannella è stata tritata in polvere, immersa in una soluzione e filtrata per produrre un estratto concentrato. Questo estratto è stato poi combinato con chitosano per creare nanoparticelle progettate per trasmettere le proprietà antibatteriche della cannella direttamente alle piante di riso.
Comprendere gli Ingredienti
La ricerca ha coinvolto analisi dettagliate per identificare i diversi componenti attivi nell'estratto di corteccia di cannella. Questo è stato fatto utilizzando un metodo chiamato gas cromatografia/spettrometria di massa (GC-MS). I risultati hanno mostrato che l'estratto conteneva diversi composti naturali, con il più comune che era (Z)-3-Fenilacrilaldeide. Questi composti contribuiscono alle attività antibatteriche della cannella, rendendola un attore chiave nella lotta contro le malattie delle piante.
Il passo successivo nella ricerca è stato caratterizzare le nanoparticelle appena create. Ciò significava misurare la loro dimensione, stabilità e quanto bene potessero trasportare l'estratto di corteccia di cannella. I ricercatori hanno scoperto che la dimensione delle nanoparticelle poteva essere modificata alterando la concentrazione di un ingrediente specifico utilizzato nel processo. Questo ha dimostrato che aggiustamenti accurati potevano portare a una migliore stabilità ed efficacia.
Antibatterico
Il TestUna volta create le nanoparticelle, i ricercatori dovevano vedere quanto bene funzionavano contro B. glumae. Hanno condotto esperimenti in laboratorio per testare le proprietà antibatteriche della formulazione CBE-CS realizzata con estratto di corteccia di cannella e nanoparticelle di chitosano.
Durante questi test, hanno diffuso una sospensione batterica su piastre di coltura e hanno posto dischi contenenti la nuova formulazione sulle piastre. Dopo averli lasciati riposare un po', hanno misurato l'area intorno ai dischi dove i batteri non potevano crescere, nota come "zona di inibizione". I risultati hanno mostrato che la formulazione poteva ridurre efficacemente la crescita di B. glumae, particolarmente quando veniva aggiunta una specifica quantità di agente di reticolazione.
Tempo di Valutare l'Efficacia
I ricercatori volevano anche vedere quanto velocemente la formulazione CBE-CS potesse uccidere i batteri. Hanno impostato test per monitorare la crescita batterica nel tempo utilizzando diverse concentrazioni della formulazione. I risultati hanno rivelato che la nuova soluzione antifungina rallentava significativamente la crescita di B. glumae, specialmente a concentrazioni più elevate.
Questo è utile per gli agricoltori perché utilizzare un prodotto naturale che riduce efficacemente la crescita batterica può portare a piante di riso più sane e rese migliori. Come ulteriore vantaggio, è un approccio più ecologico rispetto all'uso di alcuni prodotti chimici sintetici.
Conclusione
La ricerca indica un nuovo uso promettente per l'estratto di corteccia di cannella combinato con nanoparticelle di chitosano nella lotta contro le malattie batteriche nella coltivazione del riso. Questo approccio innovativo consente una consegna efficace delle proprietà antibatteriche naturali alle piante. Dato le sfide continui nella gestione delle malattie agricole, soprattutto nella produzione di riso, questo metodo potrebbe aprire la strada per raccolti più sani pur essendo sicuro per l'ambiente.
Quindi, la prossima volta che spruzzi della cannella sul tuo toast mattutino, pensala non solo come un'aggiunta gustosa ma come un potenziale supereroe contro le malattie delle piante! Con la giusta ricerca e applicazioni, anche una spezia umile potrebbe fare una grande differenza nel nutrire il mondo.
Titolo: Nanobactericides Derived from Cinnamon Bark Extract: Phytochemical Profiling and Antibacterial Efficacy Against Bacterial Panicle Blight in Rice
Estratto: Bacterial panicle blight (BPB), caused by the Gram-negative aerobic bacterium Burkholderia glumae (B.glumae), poses a significant threat to global rice production. Cinnamon bark extract (CBE) has demonstrated potent antioxidant and antimicrobial properties due to its high concentration of bioactive compounds, including eugenol and cinnamaldehyde. To enhance the efficacy and stability of these volatile compounds, this study employed nanotechnology and encapsulation techniques. The objective was to develop a CBE-based nanoformulation to inhibit B. glumae and control BPB in rice. CBE-chitosan (CBE-CS) nanoformulations were synthesized using ionic cross-linking between chitosan and trisodium phosphate (TPP) at various concentrations (0%, 0.5%, 1%, 2%, and 4% TPP). More than 15 active compounds were identified in CBE, including (Z)-3-Phenylacrylaldehyde, 2-Propenoic acid, 3-(2-hydroxyphenyl), cinnamaldehyde dimethyl acetal, and hexadecanoic acid. Bacterial membrane damage was significantly greater in treatments with CBE compared to untreated controls. The synthesized nanoparticles ranged in size from 43.66 nm to 106.1 nm, with encapsulation efficiencies between 48.65% and 48.78%, and loading capacities between 25.65% and 33.9%. Scanning electron microscopy (SEM) revealed spherical and homogeneous nanoparticles, while FTIR and XRD analysis confirmed the successful encapsulation of CBE in the chitosan nanoparticles. The antibacterial activity of the nanoformulations showed inhibition zones ranging from 7.5 to 11.8 mm, with the CBE-CS formulation containing 0.5% TPP demonstrating the highest efficacy (MIC = 15.6 mol/ml; MBC = 31.25 mol/ml).
Autori: Qamar Mohammed Naji, Dzarifah Mohamed Zulperi, Khairulmazmi Ahmad, Erneeza Mohd Hata
Ultimo aggiornamento: 2024-12-08 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626863
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626863.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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