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Interazioni sinergiche tra biostimolanti ed effetti su produttività e qualità delle colture

A cura di: Maria Giordano
Dipartimento di Scienze Agrarie, Università di Napoli Federico II, 80055 Portici, Italia
*Corrispondenza: maria.giordano@unina.it

coltivazione idroponica

I biostimolanti vegetali sono sostanze e microrganismi come acidi umici, idrolizzati proteici, estratti di alghe, funghi micorrizici e rizobatteri promotori della crescita delle piante (Azospirillum, Azotobacter, Rhizobium spp.). La maggior parte degli esperimenti con biostimolanti, condotti fino ad oggi, sono finalizzati a comprendere l'efficacia di un singolo biostimolante sulle piante e/o l'effetto di diverse dosi di ciascun biostimolante. Questi esperimenti hanno evidenziato il ruolo dei biostimolanti nello stimolare l'assorbimento dei nutrienti, nell'aumentare la tolleranza agli stress abiotici e nelle prestazioni delle colture in termini di produzione e qualità. Le tecnologie di metabolomica, genomica, trascrittomica e fenotipizzazione stanno contribuendo notevolmente a identificare i meccanismi fisiologici alla base di queste risposte. La comprensione delle interazioni che si possono instaurare tra le diverse categorie di biostimolanti sarà un'importante pietra miliare. Questa conoscenza permetterebbe lo sviluppo di nuove formulazioni di biostimolanti che rappresenteranno la seconda generazione di biostimolanti (o biostimolanti 2.0), in grado di rispondere in modo efficiente e specifico a diverse esigenze agronomiche. Ciò consentirebbe inoltre di ridurre l'uso di fertilizzanti chimici e di rendere l'agricoltura più sostenibile.

Due o più biostimolanti usati insieme possono creare interazioni additive, sinergiche o antagoniste. In un'interazione antagonista, l'effetto conclusivo è inferiore a quello che si verifica quando i biostimolanti sono usati singolarmente. Nell'interazione additiva, ogni biostimolante mantiene la stessa azione di quando viene usato da solo, e quindi ognuno di essi aggiunge la propria azione all'effetto complessivo della miscela. Nell'interazione sinergica, l'effetto complessivo della miscela è maggiore della somma degli effetti di ciascun biostimolante applicato singolarmente.

Gli effetti sinergici o additivi dei biostimolanti microbici e non microbici sulla crescita e sulla produzione di alcune colture sono stati riassunti da Rouphael e Colla, 2018.

Ad esempio, i biostimolanti costituiti da estratti di alghe (SWE) e acidi umici (HA) hanno aumentato l'altezza e la ramificazione delle piante di arachide rispetto alle piante non trattate (se si utilizza l'HA, rispettivamente del 34,5% e del 33%, se si utilizza l'SWE, rispettivamente del 17,2 e del 60,0%). La combinazione dei due biostimolanti, tuttavia, ha aumentato i due parametri in misura maggiore rispetto non solo alle piante non trattate, ma anche alla somma degli effetti di ciascun biostimolante. I due parametri sono aumentati rispettivamente del 65,0% e del 100%, dimostrando un effetto sinergico dei due biostimolanti.

In un altro studio, il peso secco delle radici di cipolla e il contenuto di carotenoidi sono aumentati rispettivamente del 43,9% e del 12,1% se sono stati aggiunti acidi umici (HA) un giorno dopo il trapianto delle piantine, rispetto alle piante non trattate. L'applicazione di inoculo micorrizico liquido (Rhizophagus intraradices) nella rizosfera ha aumentato i due parametri rispettivamente del 29,6% e del 57,1%. L'effetto sinergico è stato evidenziato quando i due biostimolanti (HA e inoculo micorrizico) sono stati combinati, poiché l'aumento del peso secco delle radici e del contenuto di carotenoidi, rispetto alle piante non trattate, è stato del 106,7 e del 123,6%. La combinazione di funghi micorrizici (Rhizophagus intraradices) e l'applicazione spray di HA al substrato di loietto perenne ha determinato un aumento maggiore della biomassa radicale e del contenuto di clorofilla rispetto all'uso di ciascun biostimolante da solo.

È stato riscontrato un effetto sinergico quando le radici delle piantine di ananas sono state immerse per 24 ore in una sospensione di HA derivato da vermicompost, seguita dall'applicazione di HA alle ascelle fogliari basali delle piante a intervalli di 14 giorni e dall'immersione delle radici prima dell'impianto in una sospensione cellulare di batteri promotori della crescita delle piante per 30 minuti. Le piante hanno aumentato il peso secco dei germogli e l'area fogliare quando i due biostimolanti sono stati applicati da soli e, quando sono stati combinati, li hanno aumentati più della somma dei singoli effetti.

È stata inoltre dimostrata l'azione sinergica del consorzio di funghi endofiti (R. irregulare BEG72 e Trichoderma atroviride MUCL45632) combinata con un PH di origine vegetale. Questa combinazione ha incrementato la produttività della coltura attraverso un aumento della biosintesi clorofilliana, una maggiore attività del PSII e un maggiore assorbimento dei nutrienti nella lattuga.

Considerando i risultati dei lavori sopra citati, gli agricoltori potrebbero trovare conveniente combinare diversi tipi di biostimolanti. Giordano e collaboratori (2020) hanno valutato l'effetto di due diversi biostimolanti di origine vegetale: gli idrolizzati proteici (PH) di legumi e l'estratto di piante tropicali (PE). Questi ultimi sono composti da diverse percentuali di aminoacidi liberi, peptidi, carboidrati e nutrienti minerali. L'estratto di piante tropicali contiene anche vitamine e fitormoni. Inoltre, da un lato, il PH è risultato in grado di aumentare l'attività fotosintetica e il metabolismo dell'azoto in diverse colture orticole, dall'altro il PE ha un'attività ormonale e aumenta la tolleranza delle piante a diversi stress ambientali. PH e PE sono stati utilizzati in combinazione, sulla crescita e sulle qualità nutritive della rucola muraiola perenne (Diplotaxis tenuifolia (L.) D.C.), coltivata in serra. I trattamenti biostimolanti sono stati applicati settimanalmente come spray fogliari, a partire da quando le foglie hanno raggiunto i 6 cm di lunghezza, per facilitare l'assorbimento delle sostanze biostimolanti. PH + PE sono stati somministrati alla dose di 2,0 + 0,5 mL per litro, rispettivamente (Figura 1).

Figura1

Figura 1.

L'acido ascorbico totale nelle foglie di rucola è aumentato significativamente nel trattamento combinato, rispetto al controllo (Figura 2).

Figura2

Figura 2.

I presunti meccanismi alla base del tratto di qualità superiore della rucola da parete (elevato contenuto di acido ascorbico totale), potrebbero essere dovuti alla stimolazione dell'attività di enzimi chiave coinvolti nell'omeostasi antiossidante nelle cellule (modalità d'azione diretta). L'aumento del contenuto di acido ascorbico è stato collegato alla sovraespressione dell'enzima L-galattono-1,4-lattone deidrogenasi (L-GalLDH) nelle piante di lattuga. Questo enzima ha una sequenza bersaglio N-terminale ricca di Ala, Leu, Arg e Ser e in misura minore di Asp, Glu, Ile e Val. Nel presente lavoro, la combinazione dei due biostimolanti ha probabilmente aumentato la quantità di aminoacidi, portando a una sovraespressione della L-GalDH.
La combinazione di PH e PE può rappresentare uno strumento promettente per aumentare il valore nutritivo della rucola muraiola perenne.

RIFERIMENTI (clicca)

Giordano, M., El-Nakhel, C., Caruso, G., Cozzolino, E., De Pascale, S., Kyriacou, M.C., Colla, G., Rouphael, Y. Effetti singoli e combinatori di biostimolanti a base di piante sulla produzione e sulla qualità delle foglie di rucola muraiola perenne. Plants 2020, 9, 922. doi:10.3390/plants9070922

Rouphael, Y., Colla G. Azione biostimolante sinergica: progettare la prossima generazione di biostimolanti vegetali per un'agricoltura sostenibile. Frontiers in Plant Science 2018, 9, 1655. doi:10.3389/fpls.2018.01655