I biostimolanti non microbici influenzano il metabolismo secondario e l'accumulo di nitrati nelle foglie di rucola biologica
Di: MicheleCiriello1, LuanaIzzo2, Abel NavarréDopazo2, EmanuelaCampana1, GiuseppeColla3, GiandomenicoCorrado1, Stefania DePascale1, YoussefRouphael1, ChristopheEl-Nakhel1
1 Dipartimento di Scienze Agrarie, Università degli Studi di Napoli Federico II, 80055 Portici, Italia
2 Dipartimento di Farmacia, Università degli Studi di Napoli Federico II, 80131 Napoli, Italia
3 Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali, Università della Tuscia, 01100 Viterbo, Italia
Il cibo non è più solo una questione di gastronomia, ma una scelta consapevole e informata, essenziale per mantenere l'equilibrio tra salute fisica e mentale. L'interesse senza precedenti della comunità scientifica per gli ortaggi ad alto impatto nutraceutico, unito all'esigenza dei consumatori di pasti veloci, facili e sani, ha contribuito al boom economico dei prodotti freschi tagliati come la rucola [Eruca sativa (L.) e Diplotaxis tenuifolia (DC.)]. Il consumo a lungo termine di questa verdura a foglia, grazie alla coesistenza di metaboliti secondari funzionali come glucosinolati, flavonoidi e acidi fenolici, avrebbe un impatto positivo sulla salute umana. Tuttavia, quasi nessuno ne consuma abbastanza per beneficiare di questi effetti positivi. Per affrontare questa sfida, si potrebbe promuovere un maggiore consumo di verdure a foglia verde o si potrebbero compiere sforzi per migliorare la densità fitochimica e quindi la qualità nutrizionale del prodotto stesso. In ogni caso, poiché i composti fenolici e i glucosinolati sono attivamente coinvolti nella difesa delle piante, la loro biosintesi può essere stimolata da fattori abiotici e/o biotici o indotta indirettamente dall'uso di prodotti naturali che attivano i meccanismi di difesa delle piante. Anche se l'uso di biostimolanti naturali può avere un effetto positivo sulla salute delle piante, la maggior parte dei rapporti si è concentrata sui benefici in termini di resa e non sui possibili effetti sulla qualità nutrizionale. La capacità di promuovere la crescita delle piante indipendentemente dal contenuto di minerali ha reso l'uso dei biostimolanti essenziale nell'agricoltura biologica. L'azione positiva ben consolidata dei biostimolanti sulle colture biologiche e non biologiche deve essere accompagnata da ulteriori studi sul loro ruolo nel miglioramento della qualità nutraceutica.
Questo studio mira a caratterizzare le proprietà fitochimiche della produzione di rucola in un contesto di agricoltura biologica, identificando, attraverso l'analisi UHPLC-Q-Orbitrap HRMS e la cromatografia ionica, i potenziali effetti benefici di tre diversi biostimolanti non microbici. L'esperimento è stato condotto presso il sito di produzione di Piana del Sele (Salerno, Italia) durante la stagione invernale-primaverile per una durata totale di 36 giorni. L'irrigazione è stata gestita utilizzando un sistema di irrigazione a goccia, mentre per la gestione di agenti patogeni, funghi e insetti sono state applicate le normali pratiche agricole consentite nell'agricoltura biologica. Per questo esperimento è stato utilizzato un disegno a blocchi completamente randomizzato, in cui i trattamenti sono stati replicati quattro volte. Nello specifico, tre diversi biostimolanti non microbici sono stati confrontati con un controllo non trattato su piante di rucola (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.). I biostimolanti utilizzati erano un idrolizzato di proteine vegetali (di seguito V-PH), un estratto vegetale (di seguito PE) e un estratto di alghe marine (di seguito SWE).
Le diverse origini dei biostimolanti testati in questo esperimento hanno avuto un'influenza distinta sul contenuto di nitrati nella rucola biologica. Mentre l'applicazione di prodotti a base di estratti di piante tropicali (PE) ed estratti di alghe marine (SWE) non ha comportato differenze significative rispetto ai valori di nitrati registrati nelle piante di controllo, l'uso del biostimolante a base di idrolizzati proteici di origine vegetale (V-PH) ha determinato un aumento del 10%.
Figura x: Effetto di diversi biostimolanti non microbici sulla concentrazione di nitrati nella rucola selvatica coltivata in serra. Lettere diverse indicano differenze significative nella media. ***: p ≤ 0,001
Ipotizziamo che il maggiore accumulo di nitrati nelle piante di rucola trattate con V-PH possa essere una conseguenza diretta di un apparato radicale più efficiente e sviluppato (in termini di ramificazione secondaria e biomassa radicale complessiva), che avrebbe aumentato il tasso di assorbimento dei nitrati e il loro trasferimento alla parte commestibile.
Figura x: Effetto di diversi biostimolanti non microbici sul contenuto totale di glucosinolati della rucola selvatica coltivata in serra. Lettere diverse indicano differenze medie significative. *: p ≤ 0,05
Lo studio sui principali composti bioattivi analizzati conferma che l'uso di specifici bioprodotti naturali potrebbe aver innescato l'attivazione di specifici meccanismi di difesa attribuibili in parte all'aumento del contenuto totale di GLS registrato nelle piante di rucola trattate con PE e V-PH. Questo meccanismo potrebbe essere collegato all'azione di priming dei biostimolanti, che consentirebbe alla pianta trattata di rispondere più prontamente ai fattori di stress abiotico attraverso la sovraregolazione dei geni correlati al priming e alla resistenza sistemica acquisita (SAR). Oltre all'effetto di priming, i valori più elevati di GLS registrati nelle piante trattate con PE e V-PH potrebbero essere una conseguenza diretta del documentato potenziamento delle vie metaboliche dell'azoto e del carbonio, che fornirebbero più energia utilizzabile per la biosintesi dei precursori dei suddetti composti bioattivi. Un possibile aumento dell'espressione dei geni direttamente coinvolti nei processi metabolici ossidativi e riduttivi del carbonio e nel metabolismo dell'azoto giustificherebbe il coinvolgimento delle vie metaboliche collegate alla biosintesi dei composti fenolici, confermando i livelli più elevati di acidi fenolici registrati nei trattamenti con il biostimolante VP-H. Al contrario, il contenuto totale di flavonoli è stato influenzato positivamente dall'applicazione del biostimolante SWE. L'aumento della biosintesi dei flavonoli potrebbe in questo caso essere attribuito a un aumento significativo dell'attività enzimatica correlata alla difesa delle piante (ammoniaca liasi, perossidasi, fenilalanina, polifenolo ossidasi, β-1,3-glucanasi e chitinasi) innescata dai componenti chiave presenti nel biostimolante a base di alghe.
Questo studio dimostra come l'applicazione fogliare di specifici biostimolanti (idrolizzato di proteine vegetali, estratto vegetale ed estratto di alghe marine) abbia influenzato positivamente la biosintesi dei principali metaboliti secondari presenti nei tessuti della pianta di rucola. I risultati mostrano chiaramente come le diverse origini e composizioni dei prodotti studiati influenzino la biosintesi di classi metaboliche distinte. In particolare, mentre l'applicazione fogliare del biostimolante ottenuto dall'idrolisi enzimatica delle verdure ha migliorato il contenuto di acidi fenolici e glucosinolati, l'applicazione dell'estratto ottenuto dalle alghe marine ha regolato positivamente la produzione di flavonoidi.
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