Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 87-104.

This study investigates the effects of chitosan and its derivatives, both in regular
and nano forms, on the cultivation of potato (Solanum tuberosum L.) Lady Rosetta variety,
focusing on both in vitro and in vivo evaluations. The primary objectives are to assess their
impact on plant growth, multiplication rates, microtuberization, chlorophyll content, and
key quality traits beneficial for potato processing in vivo. In vitro results demonstrated that
various concentrations of chitosan lactate (0.01%, 0.03%, and 0.05%) led to significant
improvements in vegetative growth, with notable increases in the number of shoots (6.66,
5.33, and 5 shoots), shoot length (15, 16, and 14.6 cm), branching (3.66, 8, and 7 branches),
and leaf numbers (8.66, 14.66, and 14). Chitosan lactate (0.03%) also yielded the highest
levels of chlorophyll a and b with about (28.2 mg/g) and (23.2 mg/g) respectively.
Carotenoids were at their top level with chitosan lactate 0.01% (7.1 mg/g), therefore better
photosynthesis contributing to optimal minituber production. Specifically, the chitosan
lactate 0.03% concentration produced the best results in microtuberization yield, with a
substantial number of tubers (25.3, 18.3, and 8.6 tubers) and favorable size metrics (0.7,
0.8, and 0.5 cm). Using molecular markers, RAPD and ISSR signaling the potential for
maintaining genetic stability. Nano chitosan had better effects at 0.01% on overall results.
In vivo assessments echoed these findings, showing that chitosan lactate effectively
enhanced plant growth, lowering days to germinate (3 and 3.6), giving the highest shoots
length (43.3 cm), highest number of leaves per shoot (28.8 and 19), highest numbers of
shoots (4.3 and 4.6), and the highest numbers of branches (18.3 and fifteen branches). N,O-
carboxymethyl chitosan (0.03%) exhibited the highest dry matter (33.6%), and chitosan
lactate (0.01%) had the lowest reducing sugar (2%). Additionally, chitosan lactate (0.03%)
recorded the lowest fat (0.23%), while chitosan lactate (0.01%) had the lowest total soluble
solids (TSS) (6.93%). The control and chitosan (0.01%) showed the highest starch content
(14.97% and 15.15%), respectively. chitosan lactate (0.01%) exhibited the lowest sugar
content (13.8%). Realtime PCR analysis indicated a significant reduction in the expression
of genes related to quality issues after using chitosan lactate (0.03%), (0.05%), and (0.01%)
by (75%, 63%, and 35%) for AS1 and (73%, 55%, and 25%) for POT32 gene respectively.
Furthermore, chitosan lactate (0.05%) exhibited strong bactericidal effects against
pathogens such as Pectobacterium carotovorum and Ralstonia solanacearum. These
findings collectively underscore the potential of chitosan and its derivatives as effective
agents for optimizing potato cultivation, improving storage longevity, and enhancing
processing quality, highlighting their role as sustainable alternatives in agricultural
practices.

تبحث هذه الدراسة في تأثير الشيتوزان ومشتقاته، سواء في أشكال عادية أو نانوية، على زراعة البطاطس (Solanum tuberosum L.) صنف Lady Rosetta، مع التركيز على التقييمات المختبرية والحيوية. وتتمثل الأهداف الأساسية في تقييم تأثيرها على نمو النبات ومعدلات التكاثر والتدرنات الدقيقة ومحتوى الكلوروفيل وصفات الجودة الرئيسية المفيدة للبطاطس التصنيعية. أظهرت النتائج المختبرية أن تركيزات مختلفة من لاكتات الشيتوزان (0.01٪، 0.03٪، و 0.05٪) أدت إلى تحسينات كبيرة في النمو الخضري، مع زيادات ملحوظة في عدد البراعم (6.66، 5.33، و 5 براعم)، وطول البراعم (15، 16، و 14.6 سم)، والتفرع (3.66، 8، و 7 فروع)، وأعداد الأوراق (8.66، 14.66، و 14). كما أنتج لاكتات الشيتوزان (0.03٪) أعلى مستويات الكلوروفيل أ و ب بحوالي (28.2 مجم / جم) و (23.2 مجم / جم) على التوالي. كانت الكاروتينات في أعلى مستوياتها مع لاكتات الشيتوزان )0.01٪( (7.1 مجم / جم)، وبالتالي فانها الافضل في التمثيل الضوئي وبالتالي تساهم في إنتاج الدرنات الصغيرة الأمثل. على وجه التحديد، أنتجت تركيزات لاكتات الشيتوزان (0.01٪ و 0.03٪ و0.05٪) أفضل النتائج في إنتاج الدرنات الدقيقة، مع عدد كبير من الدرنات (25.33 و 18.33 و 8.67 درنة) ومقاييس حجم مواتية (0.8 و 0.9 و 0.6 سم). بإستخدام المعلمات الجزيئية، تشير RAPD و ISSR إلى إمكانية الحفاظ على الاستقرار الجيني. وقد أكدت التقييمات الحية هذه النتائج، حيث أظهرت أن نفس تركيزات لاكتات الشيتوزان عززت بشكل فعال نمو النبات، حيث كانت الأقل في أيام الإنبات (3)، والأعلى في طول للبراعم (43 سم)، وأعلى عدد من الأوراق لكل براعم (28.84 و19). وأعلى عدد من البراعم (4.33 و4.67)، وأعلى عدد من الفروع (18.3 و15 فرعًا). أظهر ن، أو-كاربوكسي ميثيل الشيتوزان (0.03٪) أعلى نسبة من المادة الجافة (33.6٪)، وكان لاكتات الشيتوزان (0.01٪) أقل نسبة من السكر المختزل (2٪). بالإضافة إلى ذلك، سجل لاكتات الشيتوزان (0.03٪) أقل نسبة من الدهون (0.23٪)، بينما سجل لاكتات الشيتوزان (0.01٪) أقل نسبة من المواد الصلبة الذائبة الكلية (6.93٪). وأظهرت المجموعة الضابطة والشيتوزان (0.01٪) أعلى محتوى من النشا (14.97٪ و15.15٪) على التوالي. أظهر لاكتات الشيتوزان (0.01٪) أقل محتوى من السكر (13.8٪). أشار تحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي إلى انخفاض كبير في التعبير عن الجينات المتعلقة بقضايا الجودة بعد استخدام لاكتات الشيتوزان (0.03٪) و (0.05٪) و (0.01٪) بنسبة (75٪ و 63٪ و 35٪) لجين AS1 و (73٪ و 55٪ و 25٪) لجين POT32 على التوالي. علاوة على ذلك، أظهر لاكتات الشيتوزان بنسبة 0.05٪ تأثيرات قوية مبيدة للجراثيم ضد مسببات الأمراض مثل Pectobacterium carotovorum و Ralstonia solanacearum. تؤكد هذه النتائج على إمكانات الشيتوزان ومشتقاته كعوامل فعالة لتحسين زراعة البطاطس وتحسين طول عمر التخزين وتعزيز جودة المعالجة، مما يسلط الضوء على دورها كبدائل مستدامة في الممارسات الزراعية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.