Vyhodnocení vlivu caviplazmované vody na zdravotní stav rostlin lilku bramboru

04. 09. 2026 Bc. Simona Rodopská; Mendelova univerzita v Brně Choroby Zobrazeno 2129x

Brambory (Solanum tuberosum) patří mezi 5 nejvýznamnějších potravinářských plodin světa. Světová produkce brambor dlouhodobě roste, zejména v rozvojových zemích (FAO, 2025). Přesto se odhaduje, že až 22 % sklizně je každoročně ztraceno v důsledku virových, bakteriálních a houbových chorob či působením škůdců (Vacek et al., 2022).

V našich podmínkách patří k nejzávažnějším bakteriálním chorobám brambor bakteriální černání stonku a měkká hniloba hlíz. Klíčovou roli zde hraje polyfágní bakterie Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum (Pcc), která rozkládá pletiva hlíz a způsobuje jejich měknutí a rozpad na poli i při skladování. Patogen se šíří infikovanou sadbou, kontaktem i mechanickým poškozením hlíz a přežívá v hlízách i posklizňových zbytcích (Víchová, 2020).

Ochrana proti této bakterii je obtížná a chemické možnosti jsou omezené. V posledních letech se proto hledají šetrnější postupy. Velkou naději představuje plazmou aktivovaná voda (PAW), která má silný dezinfekční účinek, nezanechává rezidua a může pomoci omezit šíření bakterií při ošetření hlíz na sadbu.

Plazmou aktivovaná voda

Plazmou aktivovaná voda je voda upravená působením nízkoteplotního plazmatu, při němž dochází k elektrickému výboji ve vodě nebo na její hladině. Tím vznikají reaktivní formy kyslíku a dusíku (RONS) - např. hydroxylové a dusíkaté radikály, peroxid vodíku, dusitany, dusičnany či ozon. Tyto látky dávají PAW její výjimečné vlastnosti, zejména silný antimikrobiální a oxidační účinek. Přesné složení se liší podle podmínek přípravy a použité vody (Judée et al., 2018; Herianto et al., 2023).

V tomto experimentu byla PAW připravena patentovaným zařízením CaviPlasma (obr. 1), které kombinuje hydrodynamickou kavitaci s elektrickým výbojem přímo v kapalině. Při procesu ve vodě krátkodobě vznikají vysoké tlaky a teploty a zároveň se tvoří RONS, UV záření a peroxidové sloučeniny s výrazným biocidním účinkem. Oproti běžným plazmovým systémům umožňuje tato technologie vyšší účinnost, produkci větších objemů vody a pouze mírnou změnu pH, protože výboj probíhá bez přítomnosti vzduchu. Zařízení je energeticky nenáročné a provozně jednoduché (Rudolf et al., 2020; Čech et al., 2022).

Obr. 1: Zařízení CaviPlasma

Využití PAW v ochraně rostlin

PAW je zkoumána především pro svůj dezinfekční účinek proti patogenům, ale může rostlinám pomáhat i nepřímo. Ošetření PAW, obsahující reaktivní látky, podporuje metabolizmus rostlin, zvyšuje obsah chlorofylu a aktivuje jejich přirozené obranné reakce (Javed et al., 2024; Locatelli et al., 2025). Zlepšuje také příjem živin, zejména dusíku, a podporuje růst kořenů, takže rostliny lépe hospodaří s vodou i živinami (Priatama et al., 2025). Mírný stimulační stres připravuje rostlinu na napadení patogeny nebo nepříznivé podmínky a zvyšuje její vitalitu a odolnost (Krüger et al., 2025; Shumeyko et al., 2025).

Účinek PAW je založen na přítomnosti RONS, které poškozují buněčné struktury mikroorganizmů. U bakterií narušují buněčnou stěnu a cytoplazmatickou membránu, u hub zpomalují klíčení spor a růst mycelia, takže PAW může působit jak přímou dezinfekcí, tak aktivací obrany rostlin (Sarinont et al., 2017; Guo et al., 2022). Důležitá je však správná koncentrace - v přiměřeném množství rostlinu stimuluje, ale příliš vysoké dávky ji mohou poškodit (Ferreyra et al., 2025; Shumeyko et al., 2025). Zlepšený zdravotní stav rostlin se navíc může projevit i vůči škůdcům - rostliny jsou méně atraktivní a škůdci, např. svilušky, se hůře rozmnožují (Savi et al., 2024).

Cíl experimentů

Cílem experimentů bylo zjistit, jaký vliv má ošetření PAW na zdravotní stav rostlin bramboru napadených bakterií Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum. Cíl vychází z hypotézy, která praví, že reaktivní formy kyslíku obsažené v PAW mohou v rostlinách působit jako signální molekuly, které ovlivňují jejich fyziologické procesy a obranné reakce.

Materiál a metodika

Účinnost jednotlivých variant byla hodnocena na základě vizuálního hodnocení četnosti a intenzity napadení stonků, vyjádřené pomocí indexu napadení, a také prostřednictvím stanovení maximálního kvantového výtěžku pomocí zařízení Handy FluorCam FC 1000-H (obr. 2).

V experimentu byla použita bakterie Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum (CPPB 56). Bakteriální kmen 56 pocházel ze Sbírky fytopatogenních bakterií CPPB z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu, v.v.i. Kmen byl kultivován na médiu King B při optimální teplotě 28 ± 2 °C po dobu 48 hod., načež byla z narostlé kultury připravena bakteriální suspenze o koncentracích 0,5 a 0,05 McF.

Předklíčené hlízy bramboru odrůdy Red Ann byly vysazeny do plastových květináčů o průměru 19 cm (12 květináčů/varianta). Před výsadbou byly po dobu 30 min. mořeny v roztocích dle variant (tab. 1) a po výsadbě byla půda zalita 200 ml příslušného roztoku. Součástí experimentu byly rovněž kontrolní varianty. Pozitivní kontrola byla později ponořena do inokula dané koncentrace, zatímco negativní kontrola byla ponořena pouze do vody. Rostliny byly pěstovány ve venkovních podmínkách (zastřešené kóji), pravidelně zavlažovány a po 14 dnech byl proveden postřik testovaných variant na list (25 ml/květináč) spolu se zálivkou půdy (16 ml/květináč). Aplikace byla po dalších 14 dnech zopakována. Týden po poslední aplikaci byly rostliny seříznuty přibližně na 15 cm a z každé varianty bylo odebráno 20 stonků. Odebrané stonky byly po dobu 30 min ponořeny do 100 ml bakteriální suspenze příslušné koncentraci, poté přemístěny do 300 ml čisté vody a inkubovány při teplotě 22 ± 2 °C.

Tab. 1: Varianty pokusu

Obr. 2: Fluorescenční kamera Handy FluorCam FC 1000-H

Hodnocení účinnosti biologických přípravků metodou inokulace odříznutých stonků

Četnost a intenzita napadení stonků bakterií byla hodnocena po 2, 3 a 5 dnech od inokulace podle stanovené stupnice napadení (obr. 3), kde stupeň 1 představoval zdravý stav rostlin, stupeň 4 jejich úplné poškození a odumírání a stupně 2–3 odpovídaly přechodným projevům napadení. Na základě zařazení stonků do jednotlivých stupňů napadení byla vypočtena hodnota indexu napadení (I) podle vztahu:

I - index napadení (stupeň), n_i - počet rostlin napadených i-tým stupněm, s_i - i-tý stupeň, N - počet napadených rostlin

Obr. 3: Stupnice napadení (Víchová)

Hodnocení účinnosti biologických přípravků pomocí měření chlorofylové fluorescence

Vliv PAW na zdravotní stav rostlin bramboru byl také sledován pomocí měření chlorofylové fluorescence (parametr maximální kvantový výtěžek, QY_max) přístrojem Handy FluorCam FC 1000-H. Měření proběhlo 3× - ihned po odběru stonků před inokulací a dále 2 a 3 dny po inokulaci. Tato metoda umožňuje nepřímo posoudit průběh fotosyntézy, a tím i celkovou vitalitu a stres rostlin. Na výsledných snímcích se jednotlivé hodnoty zobrazují barevně. Teplé barvy (červená–žlutá) značí dobrou fotosyntetickou aktivitu a dobrý zdravotní stav, zatímco chladné barvy (zelená–modrofialová) ukazují na oslabení rostlin a sníženou výkonnost fotosyntézy.

Získaná data byla statisticky vyhodnocena v programu TIBCO Statistica®, verze 14.0.0.15 (USA), pomocí jednofaktorové analýzy rozptylu (ANOVA) a následného Tukey HSD testu při hladině významnosti P ≤0,05.

Výsledky

Vyhodnocení účinnosti biologických přípravků metodou inokulace odříznutých stonků

V rámci hodnocení byla u jednotlivých variant sledována četnost napadení stonků. Druhý den po inokulaci byla pouze u varianty chitosan hydrochlorid zjištěna 95% četnost napadení a u varianty PAW 0,5 85% četnost napadení při nižší koncentraci inokula (0,05 McF), ostatní varianty byly ze 100 % napadené, nebyly mezi nimi statisticky významné rozdíly.

Druhý den po inokulaci nebyly mezi testovanými variantami zjištěny výrazné rozdíly v intenzitě napadení stonků Pcc. Při vyšší koncentraci inokula (0,5 McF) vykazoval chitosan hydrochlorid a hydroxid měďnatý sice vyšší index napadení, rozdíly však nebyly statisticky významné. U všech variant převažovaly střední stupně napadení (2–3), zatímco stupně 1 a 4 se vyskytovaly jen okrajově. U nižší koncentrace inokula převažovalo nepatrné žloutnutí stonků a vadnutí listů (stupeň 2).

Třetí den po inokulaci se při vyšší koncentraci patogenu projevily mezi variantami statisticky významné rozdíly v indexu napadení. Nejnižší hodnoty byly zjištěny u variant chito + 0,5 PAW a chito + PAW, zatímco PAW 0,5, chitosan hydrochlorid, hydroxid měďnatý a pozitivní kontrola vykazovaly vyšší napadení, samostatná varianta PAW dosahovala středních hodnot. Při nižší koncentraci inokula se rozdíly neprokázaly. Oproti druhému dni došlo celkově k posunu k vyšším stupňům napadení, často ke 4. stupni (výrazněji při vyšší koncentraci), přičemž stupeň 2 se častěji udržel u variant s chitosanem v kombinaci s PAW a u samostatné PAW (graf 1).

Pátý den po inokulaci stonky bramboru hnědly a zahnívaly, rostliny odumíraly, všechny byly zařazeny do stupně napadení 4. Mezi jednotlivými variantami nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly (tab. 2).

Graf 1: Rozložení stupňů napadení 3. den 

Tab. 2: Výsledky hodnocení

Pozn. koncentrace Pcc 0,5 McF a 0,05 McF - koncentrace Pcc podle McFarlandovy zákalové stupnice. Různá písmena nad sloupci značí významné rozdíly (P≤0,05) podle Tukey HSD testu - černá písmena se týkají pouze rozdílů pro koncentraci Pcc 0,5 McF a červená pouze rozdílů pro koncentraci Pcc 0,05 McF

Vyhodnocení účinnosti biologických přípravků pomocí měření chlorofylové fluorescence

Tabulka 2, věnovaná výsledkům tohoto měření, uvádí hodnoty QY_max při 1. měření před inokulací bakterií. U většiny variant byly srovnatelné, což ukazuje na podobný zdravotní stav rostlin před inokulací (obr. 4). Statistické vyhodnocení přesto odhalilo rozdíly mezi některými variantami, pravděpodobně v důsledku odlišného vlivu testovaných látek na fyziologický stav rostlin již před inokulací, zejména po moření hlíz a opakovaných aplikacích během vegetace, které mohly ovlivnit aktivitu fotosyntetického aparátu.

Výsledky 2. měření, provedeného 2 dny po inokulaci Pcc, byly u všech variant podobné a statisticky se nelišily. Ve srovnání s 1. měřením nedošlo k výraznému poklesu, což naznačuje, že po 2 dnech patogen zdravotní stav rostlin výrazně neovlivnil. Na kolážích snímků z fluorescenční kamery z druhého dne je patrné, že i přes probíhající infekci zůstává fotosyntetická aktivita zachována (obr. 5).

Třetí měření, provedené 3 dny po inokulaci Pcc, ukázalo u většiny variant výrazný pokles hodnot QY_max, což svědčí o zhoršení fyziologického stavu rostlin vlivem probíhající infekce. U variant PAW 0,5, hydroxid měďnatý a pozitivní kontroly nebyla hodnota QY_max již měřitelná, zatímco u PAW, chito + 0,5 PAW a chito + PAW zůstala alespoň částečně zachována funkce fotosyntetického aparátu. Nejvyšší hodnoty byly zaznamenány u varianty chito + PAW při koncentraci 0,5 McF, která se statisticky významně lišila od všech ostatních variant. Při koncentraci 0,05 McF se tato varianta statisticky lišila rovněž od všech variant s výjimkou varianty PAW. Koláže snímků z tohoto měření zároveň ukazují, že některé varianty nebylo možné měřit kvůli odumření rostlin, avšak u variant s PAW a chitosanem byla fotosyntetická aktivita patrná i v tomto termínu (obr. 6).

Třetí den po inokulaci byly u některých variant zjištěny rozdíly mezi vizuálním hodnocením a hodnotami QY_max. U variant PAW, chito + 0,5 PAW a chito + PAW vizuální hodnocení naznačovalo střední až vyšší míru napadení, zatímco relativně vyšší hodnoty QY_max ukazovaly na méně poškozený fotosyntetický aparát. Zároveň se projevily rozdíly mezi koncentracemi inokula (0,5 a 0,05 McF), kdy vyšší koncentrace často vedla k vyššímu indexu napadení, zatímco při nižší koncentraci byly symptomy slabší, ale hodnoty QY_max byly rovněž nižší. Naopak u variant PAW 0,5 a hydroxid měďnatý došlo ke shodě mezi oběma metodami - vysoký index napadení byl doprovázen nulovými hodnotami QY_max, což svědčí o silném poškození rostlin a nulové fotosyntetické aktivitě (obr. 7).

Obr. 4: Koláž fotografií z fluorescenční kamery (1. měření) nahoře 0,5 McF, dole 0,05 McF

Obr. 5: Koláž fotografií z fluorescenční kamery (2. měření) nahoře 0,5 McF, dole 0,05 McF

Obr. 6: Koláž fotografií z fluorescenční kamery (3. měření) nahoře 0,5 McF, dole 0,05 McF

Obr. 7: Porovnání vizuálního stavu rostliny s fotografií z fluorescenční kamery (varianta chito + PAW)

Závěr

Realizované pokusy prokázaly, že plazmou aktivovaná voda pozitivně ovlivňuje vitalitu rostlin bramboru a zvyšuje jejich toleranci k biotickému stresu vyvolanému bakterií Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum. Výsledky dále ukázaly synergický účinek PAW s chitosanem hydrochloridem, kdy kombinované varianty vykazovaly nižší míru poškození a déle zachovanou funkci fotosyntetického aparátu než ostatní varianty.

Celkově lze konstatovat, že PAW, zejména v kombinaci s chitosanem hydrochloridem, představuje perspektivní doplňkovou metodu ochrany bramboru proti bakteriálním chorobám, a to především díky svému stimulačnímu účinku na fyziologii rostlin a zpomalení rozvoje infekce.

Tato práce byla vypracována se státní podporou Ministerstva zemědělství ČR v rámci projektu NAZV QL24010148 - „Alternativní způsoby biologické ochrany bramboru za využití bioagens a látek přírodního původu“

Autorka děkuje Ing. Elišce Maršálkové, Ph.D., a prof. Ing. Blahoslavu Maršálkovi, CSc., z Botanického ústavu AV ČR, v. v. i., oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie, za zapůjčení přístroje Handy FluorCam FC 1000-H a za zajištění dodávek plazmou aktivované vody. Velké poděkování patří vedoucí práce Ing. Janě Víchové, Ph.D., a Ing. Barboře Jílkové, Ph.D., za odborné vedení, cenné připomínky, pomoc při laboratorních pokusech a ochotu při pravidelných konzultacích.

Plné znění citací a podrobné výsledky práce jsou součástí diplomové práce, která je k dispozici u autora, školitele a v elektronické podobě na internetu.

Vytvořeno na základě diplomové práce pod vedením Ing. Jany Víchové, Ph.D.