پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

نقش کیتوزان در مدیریت بیماری‌های ویروسی گیاهی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
منصور صلاتی 1
آزاده انتظاری 2
1 بخش تحقیقات گیاهپزشکی، مرکز تحقیقات کشاورزی خراسان رضوی، مشهد، ایران
2 گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
10.22067/jpp.2025.94223.1237
چکیده
القای واکنش‌های دفاعی در گیاه، راهکاری مؤثر برای مهار بیماری‌ها، کاهش خسارات محصول و حفاظت از محیط زیست محسوب می‌شود. بنابراین، شناخت تعامل میان میزبان، بیمارگر و محرک‌های دفاعی اهمیت ویژه‌ای دارد. کیتوزان یک پلیمر طبیعی است که به‌صورت صنعتی از استیل‌زدایی کیتین تولید می‌شود. کتین بعد از سلولز به‌عنوان فراوان‌ترین پلیمر طبیعی در طبیعت در جایگاه دوم قرار دارد که طی فرآیند شیمیایی به ترکیبی با ارزش افزوده بسیار بالاتری به‌نام کیتوزان تبدیل می‌گردد. کیتوزان به‌دلیل خواص منحصر‌به‌فردی نظیر غیرسمی بودن، تجزیه‌پذیری زیستی و خواص ضدمیکروبی آن، در مهار آلودگی، تصفیه آب، تولید کاغذ و عکاسی در صنایع مختلفی مانند کشاورزی، پزشکی و صنایع غذایی استفاده می‌شود. این ترکیب به‌عنوان یک ترکیب زیستی ایمن و زیست‌سازگار شناخته شده است که با تحریک رشد گیاه، القای واکنش دفاعی عمومی گیاه، افزایش مقاومت گیاه در برابر عوامل بیماری‌زا از جمله باکتری‌ها، قارچ‌ها، نماتدها و به‌خصوص ویروس‌ها عمل می‌کند. همچنین کیتوزان به‌عنوان القاکننده مقاومت گیاه در برابر آلودگی‌‌های ویروسی کارآیی بالایی را نشان داده است. کیتوزان قادر به سرکوب آلودگی‌های ویروسی در بسیاری از خانواده‌های گیاهی بوده، که بر وقوع واکنش فوق حساسیت (hypersensitivity response- HR) به آلودگی‌های ویروسی و جلوگیری از انتشار سیستمیک ویروس‌ها در گیاه تأثیر‌گذار می‌باشد. در این مطالعه، تلاش می‌گردد که ضمن معرفی این ترکیب و مشتقات آن به‌عنوان یک محرک زیستی طبیعی، با خواص و کاربردهای کیتوزان بیشتر آشنا شده و سازوکارهای عمل آن‌ در طول فعل و انفعالات گیاه که منجر به القای واکنش دفاعی سلول در فرآیند آلودگی‌های ویروسی  می‌شود، به‌عنوان یک ابزار مدیریتی مورد توجه قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
الیسیتور
پاسخ دفاعی
کیتین
عوامل ویروسی
واکنش دفاعی
موضوعات

Authors retain the copyright.This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

  1. Abdelkhalek, A., Qari, S.H., Abu-Saied, M.A.A.R., Khalil, A.M., Younes, H.A., Nehela, Y., & Behiry, S.I. (2021). Chitosan nanoparticles inactivate alfalfa mosaic virus replication and boost innate immunity in Nicotiana glutinosa plants. Plants, 10(12), 2701. https://doi.org/10.3390/plants10122701
  2. Aranaz, I., Alcántara, A.R., Civera, M.C., Arias, C., Elorza, B., Heras Caballero, A., & Acosta, N. (2021). Chitosan: An overview of its properties and applications. Polymers, 13, https://doi.org/10.3390/polym13193256
  3. Boroumand, H., Badie, F., Mazaheri, S., Seyedi, Z.S., Nahand, J.S., Nejati, M., Baghi, H.B., Abbasi-Kolli, M., Badehnoosh, B., Ghandali, M., Hamblin, M.R., & Mirzaei, H. (2021). Chitosan-based nanoparticles against viral infections. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 11, 643953. https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.643953
  4. Chakraborty, M., Hasanuzzaman, M., Rahman, M., Khan, M.A., Bhowmik, P., Mahmud, N.U., Tanveer, M., & Islam, T. (2020). Mechanism of plant growth promotion and disease suppression by chitosan biopolymer. Agriculture, 10(12), 624. https://doi.org/10.3390/agriculture10120624
  5. Chirkov, S.N., Il’ina, A.V., Surgucheva, N.A., Letunova, E.V., Varitsev, Y.A., Tatarinova, N.Y., & Varlamov, V.P. (2001). Effect of chitosan on systemic viral infection and some defense responses in potato plants. Russian Journal of Plant Physiology, 48(6), 774–779. https://doi.org/10.1023/A:1012508625017
  6. Chirkov, S.N. (2002). The antiviral activity of chitosan (review). Applied Biochemistry and Microbiology, 38(1), 1–8. https://doi.org/10.1023/A:1013206517442
  7. Davydova, V.N., Nagorskaya, V.P., Gorbach, V.I., Kalitnik, A.A., Reunov, A.V., Solov’eva, T.F., & Yermak., I.M. (2011). Chitosan antiviral activity: Dependence on structure and depolymerization method. Applied Biochemistry and Microbiology, 47(1), 103– https://doi.org/10.1134/S0003683811010042
  8. El Gamal, A.Y., Atia, M.M., El Sayed, T., Abou-Zaid, M.I., & Tohamy, M.R. (2022). Antiviral activity of chitosan nanoparticles for controlling plant-infecting viruses. South African Journal of Science, 118(1-2), 1-9. https://doi.org/10.17159/sajs.2022/10693
  9. El-Ganainy, S.M., Soliman, A.M., Ismail, A.M., Sattar, M.N., Farroh, K.Y., & Shafie, R.M. (2023). Antiviral activity of chitosan nanoparticles and chitosan silver nanocomposites against alfalfa mosaic virus. Polymers, 15(13), 2961. https://doi.org/10.3390/polym15132961
  10. Gangireddygari, V.S.R., Chung, B.N., Cho, I.S., & Yoon, J.Y. (2021). Inhibitory effect of chitosan and phosphate cross-linked chitosan against cucumber mosaic virus and pepper mild mottle virus. The Plant Pathology Journal, 37(6), 632-640. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.10.2021.0155
  11. Ghasemi Nejad Rayeni, , Pahlavan Yali, M., & Bozorg Amir-Kalaee, M. (2025). Evaluation of chitosan, gamma-aminobutyric acid and potassium silicate on some biochemical parameters of pistachio tree to induce resistance against pistachio psyllid (Agonoscena pistaciae). Iranian Plant Protection Research, 39(3), 269-282. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jpp.2025.91135.1212.
  12. He, X., Xing, R., Liu, S., Qin, Y., Li, K., Yu, H., & Li, P. (2019). The improved antiviral activities of amino-modified chitosan derivatives on Newcastle virus. Drug and Chemical Toxicology, 44(4), 335– https://doi.org/10.1080/01480545.2019.1620264
  13. Iriti, M., & Varoni, E.M. (2015). Chitosan-induced antiviral activity and innate immunity in plants. Environmental Science and Pollution Research, 22(4), 2935–2944. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3571-7
  14. Jaber, N., Al-Remawi, M., Al-Akayleh, F., Al-Muhtaseb, N., Al-Adham, I.S.I., & Collier, P.J. (2022). A review of the antiviral activity of chitosan, including patented applications and its potential use against COVID-19. Journal of Applied Microbiology, 132(1), 41-58. https://doi.org/10.1111/jam.15202
  15. Jain, A., Gulbake, A., Shilpi, S., Jain, A., Hurkat, P., & Jain, S.K. (2013). A new horizon in modifications of chitosan: Syntheses and applications. Critical Reviews™ in Therapeutic Drug Carrier Systems, 30(2), 91-181. https://doi.org/10.1615/critrevtherdrugcarriersyst.2013005678
  16. Komarova, T., Shipounova, I., Kalinina, N., & Taliansky, M. (2024). Application of chitosan and Its derivatives against plant viruses. Polymers, 16(22), 3122. https://doi.org/10.3390/polym16223122
  17. Malerba, M., & Cerana, R. (2016). Chitosan effects on plant systems. International Journal of Molecular Sciences, 17(7), 996. https://doi.org/10.3390/ijms17070996
  18. Mesas, F.A., Terrile, M.C., Silveyra, M.X., Zuñiga, A., Rodriguez, M.S., Casalongué, C.A., & Mendieta, J.R. (2021). The water-soluble chitosan derivative, N-methylene phosphonic chitosan, Is an effective fungicide against the phytopathogen Fusarium eumartii. Plant Pathology Journal, 37(6), 533-542. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.06.2021.0090
  19. Pospieszny, H., Chirkov, S., & Atabekov, J. (1991). Induction of antiviral resistance in plants by chitosan. Plant Science, 79, 63–68. https://doi.org/1016/0168-9452(91)90070-O
  20. Rendina, N., Nuzzaci, M., Scopa, A., Cuypers, A., & Sofo, A. (2019). Chitosan-elicited defense responses in cucumber mosaic virus (CMV)-infected tomato plants. Journal of Plant Physiology, 234-235, 9–17. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2019.01.003
  21. Román-Doval, R., Torres-Arellanes, S.P., Tenorio-Barajas, A.Y., Gómez-Sánchez, A., & Valencia-Lazcano, A.A. (2023). Chitosan: Properties and its application in agriculture in context of molecular weight. Polymers, 15, 2867. https://doi.org/10.3390/polym15132867
  22. Saberi Riseh, R., Hassanisaadi, M., Vatankhah, M., Abdani Babaki, S., & Ait Barka, E. (2022). Chitosan as a potential natural compound to manage plant diseases. International Journal of Biological Macromolecules, 220, 998-1009. https://doi.org/1016/j.ijbiomac.2022.08.109
  23. Salati,, Bananej, K., Kazemi Moghdam, M., Housseini, M., Vahid Housseinnia, S., Hadizadse, M.H., & Afzali, H. (2016). Evaluation of chitosan and salicylic acid application in reducing severity of two main cucumber viral diseases. Agriculture Research, Education and Promotion Organization. Khorasan Razavi Agriculture and Natural Resources Research and Training Center, 49534.
  24. Salati, M., & Bananej, K. (2021). Feasibility study on application of different polyethylene mulch types to control of important virus diseases and sucking pests in melon. Applied Field Crops Research, 34(2), 99–119. https://doi.org/10.22092/aj.2021.341671.1452
  25. Salati, M., Bananej,, & Rastegar, A. (2021). Identification of viral agent associated in yellowing symptoms in melon seed fields in Khorasan Razavi province. Agriculture Research, Education and Promotion Organization. Khorasan Razavi Agriculture and Natural Resources Research and Training Center, 59549.
  26. Salati, M., Bananej, K., Gharouni, S., Houseini, M.R., & Gholampou, Z. (2023). Enhancing melon tolerance to cucurbit aphidborne yellows virus and cucurbit yellow stunting disorder virus using defense activator. Journal of Applied Research in Plant Protection, 13(2), 167–177. https://doi.org/22034/arpp.2024.17688
  27. Shahid Ul, I., Butola, B.S., & Verma, D. (2019). Facile synthesis of chitosan-silver nanoparticles onto linen for antibacterial activity and free-radical scavenging textiles. International Journal of Biological Macromolecules, 133, 1134–1141. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.04.186
  28. Shariatinia, Z. (2018). Carboxymethyl chitosan: properties and biomedical applications. International Journal of Biological Macromolecules, 120(Pt B), 1406–1419. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.09.131
  29. Sofy, A.R., Hmed, A.A., Alnaggar, A.E.A.M., Dawoud, R.A., Elshaarawy, R.F.M., & Sofy, M.R. (2020). Mitigating effects of bean yellow mosaic virus infection in faba bean using new carboxymethyl chitosan-titania nanobiocomposites. International Journal of Biological Macromolecules, 163, 1261-1275. https://doi.org/1016/j.ijbiomac.2020.07.066
  30. Surguchova, N.A., Varitsev, Yu. , & Chirkov, S.N. (2000). The inhibition of systemic viral infections in potato and tomato plants by chitosan treatment. Journal of Russian Phytopathological Society, 1, 59-62.
  31. Warghane, A., Saini. R., Shri, M., Andankar, I., Ghosh, D.K., & Chopade, B.A. (2024). Application of nanoparticles for management of plant viral pathogen: current status and future prospects. Virology, 592, 109998. https://doi.org/10.1016/j.virol.2024.109998
  32. Wong, M., Salati, M., & Kwan, Y. (2014). Nitric Oxide in Relation to Plant Signaling and Defense Responses. In M. Nasir Khan, J. C. Francisco, & M. Firoz, (eds.) Nitric Oxide in plants: metabolism and role in stress physiology. (pp.265-281). Springer Cham Heidelberg New York Dordrecht London. https://doi.org/10.1007/978-3-319-06710-0_16
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.