La combinazione di rame e idrolizzato proteico può intensificare gli effetti biostimolanti?
A cura di: Petronia Carillo1, Giovanna Marta Fusco1, Youssef Rouphael2, Giuseppe Colla3
1Dipartimentodi Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e Farmaceutiche, Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli", Via Vivaldi 43, 81100 Caserta, Italia 2Dipartimentodi Scienze Agrarie, Università di Napoli Federico II, 80055 Portici, Italia 3Dipartimentodi Scienze Agrarie e Forestali, Università della Tuscia, 01100 Viterbo, Italia
Garantire un apporto equilibrato di nutrienti per promuovere una salute ottimale delle piante e una produzione sostenibile è un aspetto fondamentale dell'agricoltura moderna. Sebbene i micronutrienti siano necessari in quantità minori rispetto ai macronutrienti, essi svolgono un ruolo cruciale in vari processi metabolici e fisiologici delle piante. Il rame (Cu), un micronutriente essenziale per la crescita e lo sviluppo delle piante, è contenuto in diversi enzimi come la superossido dismutasi (Cu/Zn-SOD) che aiuta le piante a far fronte allo stress ossidativo neutralizzando le specie reattive nocive dell'ossigeno. Il rame contribuisce anche alla tolleranza allo stress, migliorando la capacità della pianta di gestire i danni ossidativi causati da fattori di stress ambientali. È stato riconosciuto che gli idrolizzati proteici vegetali hanno forti effetti biostimolanti, stimolando il metabolismo primario e secondario delle piante. Inoltre, gli idrolizzati proteici possono aumentare l'assorbimento dei nutrienti da parte delle piante e il loro trasporto nei tessuti vegetali. Partendo da queste considerazioni, è stata condotta una prova in serra per valutare gli effetti interattivi tra un idrolizzato proteico di origine vegetale e il rame sulla promozione della crescita e dei tratti biochimici del basilico genovese (Ocimum basilicum L.).
I trattamenti comprendevano un idrolizzato proteico di origine vegetale (VPH), Cu libero (da solfato di rame), Cu complessato con peptidi di origine vegetale (Cu-VPH) e una combinazione di VPH e Cu-VPH (VPH+Cu-VPH). I trattamenti fogliari sono iniziati sette giorni dopo il trapianto e prevedevano cinque trattamenti distinti: 1) rame (58,5 mg/L); 2) VPH Trainer® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Italia) (4 ml/L); 3) Cu-VPH Scudo® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Italia (0,5 ml/L); 4) VPH (3,7 ml/L)+Cu-VPH (0,5 ml/L). Tranne che nel trattamento VPH, la concentrazione di rame nelle soluzioni applicate per via fogliare di tutti i trattamenti era di 45 mg/L. Il controllo non trattato è servito come gruppo di confronto. Le applicazioni fogliari sono state ripetute ogni settimana. I risultati sono riassunti nella Figura 1. I risultati dello studio hanno rivelato un accumulo significativo di metaboliti secondari, in particolare alcaloidi, terpenoidi e fenilpropanoidi, in risposta al trattamento con Cu. In effetti, il maggior contenuto di questi metaboliti è servito come meccanismo protettivo contro i danni indotti dallo stress ossidativo, indicativo della risposta della pianta a condizioni ambientali sfavorevoli. Al contrario, i trattamenti con Cu-VPH hanno mostrato livelli più bassi di questi composti legati allo stress, indicando un fenotipo di pianta più sano con livelli ridotti di ROS e danni ossidativi. Tuttavia, sia i trattamenti con Cu che con Cu-VPH hanno portato a livelli di Cu più elevati nei tessuti vegetali rispetto al controllo. Il regime di trattamento Cu-VPH, pur inducendo alterazioni significative nei tassi di traspirazione e riducendo l'efficienza d'uso dell'acqua (WUEi), ha mantenuto alti i livelli di nutrienti fogliari (Ca, Mn, Fe), la fotosintesi e la resa fresca, mostrando un compromesso tra l'assorbimento dei nutrienti e le strategie di conservazione dell'acqua. Il trattamento VPH ha potenziato l'attività della catena di trasporto degli elettroni (ETC), promuovendo così una fotosintesi più efficiente e, in ultima analisi, un aumento della resa. Inoltre, aumenta l'assorbimento di minerali essenziali come calcio (Ca), manganese (Mn) e ferro (Fe), favorendo ulteriormente la crescita e la salute delle piante. Il regime di trattamento VPH+Cu-VPH ha determinato un aumento significativo delle caratteristiche morfo-fisiologiche e biochimiche rispetto ad altri approcci. Infatti, questo trattamento ha migliorato significativamente l'attività di carbossilazione delle piante (ACO2) e l'efficienza quantica potenziale massima del fotosistema II (Fv/Fm), suggerendo un utilizzo ottimizzato del Cu. È interessante notare che il trattamento combinato ha portato anche a livelli più elevati di altri ioni essenziali, come Mg, Mn, Ca e Fe, fondamentali per la formazione della clorofilla e la fotosintesi. Il miglioramento dell'efficienza d'uso dei nutrienti ha aumentato la resa del basilico fresco, evidenziando l'efficacia dell'approccio di trattamento VPH+Cu-VPH. La combinazione VPH+Cu-VPH ha inoltre determinato un notevole aumento del contenuto di triptofano, accompagnato dall'inibizione dell'allungamento del fusto e dalla promozione della compattezza della pianta. Queste alterazioni morfologiche hanno contribuito a un miglioramento complessivo della resa, suggerendo un effetto sinergico tra i trattamenti VPH e Cu-VPH sulla crescita e sullo sviluppo del basilico. Lo studio evidenzia il potenziale della combinazione di Cu con biostimolanti come il VPH per aumentare la resa delle colture e l'efficienza nell'uso dei nutrienti. Aumentando la biodisponibilità del Cu e alleviando lo stress ossidativo, questi trattamenti combinati offrono un approccio sostenibile per migliorare la produttività delle colture riducendo al minimo l'impatto ambientale. Questa ricerca sottolinea l'importanza delle tecniche innovative per promuovere la sostenibilità agricola e affrontare le sfide delle moderne pratiche agricole.
Ulteriori informazioni sul percorso del basilico sono disponibili nel seguente articolo scientifico:
Rouphael Y, Carillo P, Ciriello M, Formisano L, El-Nakhel C, Ganugi P, Fiorini A, Miras Moreno B, Zhang L, Cardarelli M, Lucini L, Colla G (2023). Il rame potenzia l'attività biostimolante di un idrolizzato proteico di origine vegetale nel basilico: approfondimenti morfo-fisiologici e metabolomici. Front. Plant Sci. 14:1235686. doi: 10.3389/fpls.2023.1235686