Natuurlike komponent uit wilde plante het toepassing in die landbou

April 2016

SEEF PRETORIUS, Departement Grond, Gewas en Klimaatwetenskappe, Universiteit van die Vrystaat en RIAAN BUITENDAG, Agraforum SA

Gewasprodusente en navorsers is op die uitkyk vir alternatiewe molekules wat die potensiaal het om gewasproduksie te bevorder (Marr et al., 1997). Dit plaas die klem op die behoefte om in die natuur te soek vir moontlike antwoorde wat aanleiding kan gee tot die ontwikkeling van natuurlike produkte.

Dit is interressant dat daar meer as 250 000 hoër plantspesies op aarde geïdentifiseer is (Cowan, 1999) wat ‘n verskeidenheid natuurlike bio-aktiewe chemiese komponente, ook bekend as sekondêre metaboliete, bevat wat ‘n rol speel in die groei en produktiwiteit van wilde plante, maar ook hulle weerstandsmeganismes teen biotiese (siektes) en abiotiese (omgewing) stremmingsfaktore aktiveer.

Dit is belangrik om in gedagte te hou dat hierdie komponente nog nie naastenby almal behoorlik nagevors is ten opsigte van hul potensiaal om in die landbou kommersieel toegepas te kan word as natuurlike produkte ten einde gewasproduksiestelsels te verbeter nie. Die feit dat dit oor die algemeen aanvaar word dat natuurlike plantkomponente omgewingsvriendelik is en minder risiko inhou vir mens en dier as hulle sintetiese analoë, beklemtoon die noodsaaklikheid vir navorsers, landboupraktisyns en gewasprodusente om besondere aandag aan hierdie aspek te gee  (Deer, 1999 en Johnson, 2001).

Een van hierdie komponente is brassinosteroïede, wat relatief onlangs status as die mees effektiewe bio-stimulerende natuurlike komponent met saailingvitaliteits-, weerstands- en oesopbrengsver hogingspotensiaal van alle bekende natuurlike plantkomponente verwerf het (Mandava, 1979; 1988).

Brassinosteroïede is oorspronklik drie dekades gelede uit die stuifmeel van die raap (Brassica napus L.) geëkstraheer (Adam en Marquard, 1986; Adam en Schneider, 1999). ‘n Relatief onlangse verslag van Zullo en Adam (2002) het egter die toepassingspotensiaal van brassinosteroïede in die landbou bevestig.

Hierdie bevestiging was die resultaat van data wat oor ‘n tydperk van meer as 30 jaar versamel is. Statisties betekenisvolle data in terme van oesopbrengsverhogings in boontjies en slaai (Meudt et al., 1983), tamaties (Mori et al., 1986), rys (Lim, 1987), mielies  (Lim en Han, 1988) en koring (Takematsu et al., 1988) is gepubliseer deur onafhanklike navorsers.

Intussen kan vele meer resente voorbeelde van die gebruik van brassinosteroïede ten opsigte van oesopbrengsverhoging in gewasse in die literatuur verkry word (Kamuro en Takatsuto, 1999;  Khripach et al., 1999; Khripach et al., 2000).

Bo en behalwe die oesopbrengsverhogingseffek van brassinosteroïede op ‘n verskeidenheid gewasse is die plantgroei-effek (Rao et al., 2002), en in die besonder saailingwortelgroei (Müssig et al., 2003), beskerming teen onkruiddoderbeskadiging (byvoorbeeld aangerig deur 2,4-D en butachlor; Choi et al., 1990) asook die verhoging van weerstand teen kouebeskadiging (Kamuro en Takatsuto, 1999) gepubliseer.

‘n Verslag oor natuurlike brassinosteroïed-bevattende plantekstrakte uit Europese plante met interessante toepassingspotensiaal in die landbou is 15 jaar gelede reeds gepubliseer (Roth et al., 2000). In 2010, na twaalf jaar se intensiewe kontraknavorsing onder laboratorium-, glashuis- en veldtoestande aan die Universiteit van die Vrystaat onder Suid-Afrikaanse toestande, is ‘n produk ontwikkel wat in Duitsland as ‘n plantversterkingsmiddel geregistreer is onder die handelsnaam ComCat®.

Die produk is intussen internasionaal gekommersialiseer deur ‘n Duitse maatskappy, Agraforum GmBH. Blaartoedienings van die produk onder laboratorium- en glashuistoestande het konsekwent getoon dat wortelontwikkeling in saailinge van alle toetsgewasse, hetsy groente of rygewasse, asook die induksie van weerstand in gewasse teen sekere abiotiese stremmingsfaktore aansienlik bevorder is.

Die aksiemeganismes van die natuurlike produk is ontsyfer op beide ‘n metaboliese en ‘n genetiese vlak (data beskikbaar op aan vraag). Derde party-getuienis oor oesopbrengsverhoging in tamaties wat met ComCat behandel is, is onlangs deur Workneh et al. (2009) gepubliseer. Die outeure het ook meer as 70% rakleeftydverlenging van voorafbehandelde ge-oeste tamaties onder kamertemperatuurtoestande aangemeld.

Ten slotte, Foto 1 en Foto 2 toon duidelik dat brassinosteroïede die potensiaal besit om groei en ontwikkeling van gewasse te bevorder wanneer dit teen die regte dosis en groeistadium toegedien word.

Vir navrae, kontak dr Riaan Buitendag by r.buitendag@agraforumsa.com.

Bronne

Adam, G en Marquardt, V. 1986. Brassinosteroids, review article. Phytochemistry 25:1 787 - 1 799.
Adam, G en Schneider, B. 1999. Uptake, transport and metabolism. In: Sakurai A, Yokota T, Clouse SD (eds), Brassinosteroids – steroidal plant hormones, Springer: Tokyo, Japan. Pp.113 - 136.
Agraforum GmBH. Germany website. www.agraforum.com.
Choi, CD, Kim, SC en Lee, SK. 1990. Agricultural use of the plant growth regulators: 3. Effect of brassinolide on reducing herbicidal phytotoxicity of rice seedling. Research Reports of Rural Development Administration (Suweon) 32 (1, Rice):65 - 71 9apud Biological Abstracts 91[1]:91030.
Cowan, MM. 1999. Plant products as antimicrobial agents. Clinical Microbiology Reviews 12:564 - 582.
Deer, HM. 1999. Pesticide application training workshops (Bio-pesticides and their active ingredients). Utah Pesticide and Toxic News, Volume XVII, Number 11 Nov 1999. http://extension.usu.edu/files/agpubs/nov99.htm (Accessed 16 October 2015).
Johnson, R. 2001. National Centre for Natural Products Research. http//www.olemiss.edu/depts/usda/ (Accessed 12 November 2015).
Kamuro, Y en Takatsuto S. 1999. Practical applications of brassinosteroids in agricultural fields. In: Sakurai, A, Yokota, T, Clouse, SD (eds), Brassinosteroids – steroidal plant hormones, pp.223 - 241. Springer: Tokyo, Japan.
Kazakova, VN, Karsunkina, NP en Sukhova, LS. 1991. Effect of brassinolide and fusicoccin on potato productivity and tuber resistance to fungal diseases under storage. Izvestiia Timiryazevskoi sel´skokhoziaistvennoi Akademii 0:82-88 [apud
Biological Abstracts 94(8):85021].
Khripach, VA, Zhabinskii, VN en De Groot, AE. 1999. Brassinosteroids – a new class of plant hormones, pp.325 - 346. Academic Press: San Diego, USA.
Khripach, VA, Zhabinskii, V en De Groot, A. 2000. Twenty years of brassinosteroids: Steroidal plant hormones warrant better crops for the XXI century. Annals of Botany 86: 441 - 447.
Lim, UK. 1987. Effect of brassinolide treatment on shoot growth, photosynthesis, respiration and photorespiration of rice seedlings. Agricultural Research of Seoul National University: 12:9 - 14.
Lim, UK en Han, SS. 1988. The effect of plant growth regulating brassinosteroid on early state and yield of corn. Seoul National University of Agricultural Sciences 13:1-14 [apud Biological abstracts 87(7):69521].
Mandava, NB. 1979. Natural products in plant growth regulation. In: Plant growth substances. N.B. Mandava, (ed), ACS Symposium series III, American Chemical Society: Washington, DC. Pp. 135 - 213.
Mandava, NB.1988. Plant growth-promoting brassinosteroids, annual review.
Plant Physiology Plant Molecular Biology 39:23 - 52.
Marr, CW, Morrison, F en Mohr, E. 1997. Alternatives in pest control for the home garden. Kansas State University Agricultural Experiment Station & Co-operative Extension Service Report MF 2065.
Meudt, WJ, Thompson, MJ en Bennett, HW. 1983. Investigations on the mechanism of brassinosteroid response. III. Techniques for potential enhancement of crop production. In: Proceedings of the 10th Annual Meeting of the Plant Growth Regulators Society of America. Madison: USA. Pp.312 - 318.
Mori, K, Takematsu, T, Sakakibara, M en Oshio, H. 1986. Homobrassinolide and its production and use. US Patent 4,604,240.
Müssig, C, Shin, GH en Altmann, T. 2003. Brassinosteroids promote root growth in arabidopsis. Plant Physiology, 133: 1 261 - 1 271.
Ördög, V en Molnár, Z. 2011. Regulation of plant growth and development. http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tamop425/0010_1A_Book_angol_01_ novenyelettan/ch04s03.html.
Poppenberger, B. 2014. How steroid hormones enable plants to grow. https://www.tum.de/en/about-tum/news/press-releases/short/article/31745/.
Rao, S, Vardhini, BV, Sujatha, E en Anuradha, S. 2002. Brassinosteroids – A new class of phytohormones. Current Science 82 (10): 1 239 - 1 245.
Roth, U, Friebe, A en Schnabl, H. 2000. Resistance induction in plants by a brassinosteroid-containing extract of Lychnis viscaria L. Zeitschrift fur Naturforschung. Section C, Biosciences 55:552 - 559.
Takematsu, T, Ikekawa, N en Shida, A. 1988. Increasing the yield of cereals by means of brassinolide derivatives. US Patent 4,767,442.
Workneh, TS, Osthoff, G en Steyn, MS. 2009. Integrated agrotechnology with preharvest ComCat® treatment, modified atmosphere packaging and forced ventilation evaporative cooling of tomatoes. African Journal of Biotechnology 8 (5): 860 - 872.
Zullo, MAT en Adam, G. 2002. Brassinosteroid phytohormones – structure, bioactivity and applications. Brazilian Journal of Plant Physiology 14(3):143 - 181.

Publication: April 2016

Section: On farm level