Effetto biostimolante di un estratto algale per la nutrizione delle piante

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2. INTR ODUZIONE
2.1. Import anza dello st udio della nut rizione veget ale
Le piant e basano la loro nut rizione, olt re che su ossigeno, anidride carbonica e acqua, su almeno 14 element i
essenziali; t ra essi se ne t rovano alcuni, denominat i macroelement i, richiest i in quot a percent uale maggiore,
come azot o, fosforo, pot assio, zolfo e magnesio. I cosiddet t i microelement i, invece, sono richiest i dalla piant a
in quant it à più modest e e includono ferro (Fe), manganese, zinco, boro, rame, cloro e molibdeno. Tut t i quest i
element i minerali, in soluzione nel suolo, vengono assorbit i dalle radici per via simplast ica o apoplast ica prima
di essere t raslocat i, t ramit e i vasi xilemat ici, alle foglie. In caso di scarsa biodisponibilit à, t ali element i possono
essere aggiunt i al suolo t ramit e la concimazione minerale, ma ciò può present are cost i in t ermini economici
e di inquinament o ambient ale (det erminando ad esempio inquinament o delle falde acquifere, come nel caso
della lisciviazione del nit rat o). Allo st at o at t uale, sarebbe meglio migliorare la produt t ivit à delle colt ure
cercando di aument are l'efficienza dell'uso dei nut rient i e della rispost a allo st ress. Una simile st rat egia
consent irebbe di ridurre l’uso di input chimici in agricolt ura (fert ilizzant i e fit ofarmaci di sint esi chimica) che
alla lunga pot rebbero accumularsi nelle piant e e nel suolo, rappresent ando un rischio per l'uomo e l'ambient e
(innescando pot enziali fenomeni di resist enza ai pat ogeni). È quindi import ant e ot t imizzare l’efficienza con
cui i fert ilizzant i vengono ut ilizzat i nella produzione agricola, at t raverso migliori prat iche agronomiche di
gest ione dei fert ilizzant i, o t ramit e le biot ecnologie. R isult a quindi import ant e selezionare piant e che
acquisiscono o ut ilizzano element i minerali in modo più efficace, at t raverso una migliore comprensione dei
meccanismi coinvolt i nella acquisizione dei nut rient i e dei possibili effet t ori che ne possono modulare
l’acquisizione, t ra cui appunt o i biost imolant i (Whit e et al., 2010). La sost it uzione parziale di prodot t i chimici
di sint esi con alt ri a base nat urale, più ecocompat ibili (quali le alghe), pot rebbe influenzare posit ivament e la
crescit a e la qualit à della resa delle colt ure (Du Jardin, 2012).
2.2. Ut ilizzo e mercat o dei biost imolant i
Allo st at o at t uale, il mercat o dei prodot t i biost imolant i present a un t asso di crescit a elevat o, concent rat o
prevalent ement e in Europa (Gallo, 2020) e dest inat o a superare i 3,2 miliardi di dollari ent ro il 2022 (Vernì,
2018). L’int eresse da part e degli agricolt ori per quest i prodot t i è dovut o alla possibilit à grazie ad essi di
razionalizzare gli input agronomici, assicurando da un lat o una migliore gest ione delle risorse idriche e
dall’alt ro una maggiore resa per et t aro (Lasorella, 2021). Per la loro dist ribuzione e ut ilizzo, i biost imolant i
devono rispet t are alcuni requisit i, come i limit i sul cont enut o di met alli pesant i e agent i microbiologici; inolt re,
gli effet t i indicat i in et ichet t a devono essere dimost rat i at t raverso prove speriment ali ad hoc (Gallo, 2020).
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2.3. Gli est rat t i algali, quali biost imolant i in agricolt ura
L’ut ilizzo delle alghe in agricolt ura risale già ai t empi dei R omani, quando venivano ut ilizzat e per avvolgere i
semi successivament e int errat i, oppure framment at e e mischiat e diret t ament e al suolo in modo da creare un
buon subst rat o di crescit a. Solo a part ire dagli anni Cinquant a, l’ut ilizzo delle alghe grezze è st at o superat o da
prodot t i cont enent i loro est rat t i, provenient i da numerose specie e dot at i di propriet à biost imolant i (Gòrka
et al., 2018). Tali est rat t i, olt re a macro e microelement i, possono cont enere amminoacidi, vit amine e
fit ormoni nat urali, che possono influenzano: il met abolismo cellulare, cont ribuendo ad un aument o della
crescit a e divisione cellulare (come nel caso di cit ochinine e gibberelline); dello sviluppo dell’apparat o radicale
(nel caso delle auxine); di difesa della piant a dai pat ogeni. Gli est rat t i sono ot t enut i part endo da alghe verdi,
rosse o brune, soprat t ut t o del t ipo Ascophyllum nodosum , Ecklonia maxima , Laminaria digit at a e Fucus spp
(Colla et al., 2015), ognuna delle quali present a una composizione dell’est rat t o diversa in base alla specie, allo
st adio di crescit a, al clima e alla st agione. (Bat t acharyya et al., 2015). Est rat t i di alghe commerciali,
specialment e quelli a base di Ascophyllum nodosum ed Ecklonia maxima , cont engono t ra 0,1-1,0 mg l
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di
cit ochinine t ot ali (Oacea et al., 2013). Tali est rat t i provengono per la maggior part e dalle zone cost iere di Asia,
Sudafrica, Norvegia, R egno Unit o, Canada e St at i Unit i, per via dell’ampia disponibilit à di mat eria prima.
At t ualment e, non esist ono limit azioni specifiche riguardo alle dosi di applicazione degli est rat t i algali (Sharma
et al., 2014). Tut t avia, dat o l’elevat o cont enut o di sali nelle alghe marine, un loro uso eccessivo a livello del
suolo agricolo pot rebbe provocarne un eccesso di salinit à. E’ possibile ovviare a quest o problema t ramit e
int erruzioni di somminist razione in corrispondenza di periodi piovosi, favorendo così il dilavament o del sale
(Nabt i et al., 2017).
2.4. Propriet à degli est rat t i algali
Le alghe sono organismi acquat ici aut ot rofi mono o pluricellulari suddivisi in t re gruppi principali: alghe verdi,
alghe rosse e alghe brune (Sat hya et al., 2010). Le sost anze cont enut e nelle alghe sono molt o numerose (t ra
alcune si cit ano polisaccaridi, minerali, vit amine, ant iossidant i, oli, pigment i e ormoni), inolt re possono anche
cont enere alcune molecole ​ ​ di part icolare int eresse: gli ormoni veget ali (fit ormoni), i poli- e oligosaccaridi
e i compost i fenolici (Craigie, 2011). Nonost ant e la loro origine e le differenze chimiche, i compost i fenolici di
piant e t errest ri e alghe sono ent rambi prodot t i durant e l'esposizione dell'organismo veget ale ad agent i di
st ress ambient ale o agent i pat ogeni. Pert ant o, most rano un grande effet t o ant iossidant e, radioprot et t ivo,
ant ivirale e ant imicrobico , olt re che la capacit à di regolare reazioni mediat e da enzimi (Schmit z-Hoerner and
Weissenbock., 2003).
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Si at t ribuiscono molt e propriet à ai prodot t i a base di alghe, come la st imolazione della produzione di elicit ori,
ovvero sost anze capaci di st imolare nella piant a la produzione di fit oalessine (ant imicrobici) anche in assenza
di pat ogeni, aument ando i sist emi di prot ezione nat urale dei veget ali (Arpaspeciali, www.arpaspeciali.com).
La paret e cellulare di alghe verdi, brune e rosse può at t ivare rispost e di difesa nelle piant e, migliorando la
prot ezione nei confront i degli agent i pat ogeni. Alcuni esempi di elicit ori sono i β-1,3 glucani (come la
laminarina), β-1,3 fucani solfat o (la fucoidina), carragenine e ulvani (Balducci, 2014). Numerosi elicit ori sono
riconducibili ad alcuni oligosaccaridi, det t i oligosaccarine, una classe di fit ormoni, diffusi nelle macroalghe
verdi. Quest i compost i, come la laminarina (un Bet a-1,3 glucano), sono rit enut i responsabili dell’aument o
delle difese endogene delle piant e t rat t at e nei confront i di st ress biot ici e abiot ici. Tra i maggiori cost it uent i
della paret e cellulare delle alghe rosse t roviamo invece i carragenani; ne fanno part e la carragenina kappa,
che present a un gruppo solfat o per unit à disaccaridica e residuo di anidrogalat t osio, la carragenina lambda,
che invece ha t re gruppi di solfat o per unit à disaccaridica e la carragenina iot a, carat t erizzat a da due gruppi
solfat o per unit à disaccaridica e un residuo di anidrogalat t osio (Gonzalez et al., 2013). Anche le bet aine, una
classe di ormoni che, come le cit ochinine, st imolano la divisione cellulare e l’allungament o di germogli, si
t rovano in quant it à cospicue nei prodot t i a base di alghe rosse (Balducci, 2014). Le alghe brune, come Fucus
vesiculosus , F. serrat us e Ascophyllum nodosum sono part icolarment e ricche di compost i fenolici, met abolit i
secondari che vengono sint et izzat i sot t o st ress e che prot eggono le cellule e i loro component i. Alt ri ruoli
import ant i di quest i compost i includono la chelazione di ioni met allici, l’at t ivit à ant iossidant e e l’eliminazione
dei radicali come ossigeno singolet t o, superossidi e idrossili. La percent uale prot eica di peso secco nelle alghe
brune è pari al 3-15%, ment re nelle verdi e le rosse raggiunge anche il 47%. Gli est rat t i di alghe brune sono
part icolarment e ricchi di polisaccaridi come fucoidani, laminarani, glucani e alginat i. Quest i ult imi sono
polimeri di acido mannuronico e guluronico e la loro viscosit à è variabile in base alla specie (Bat t acharyya et
al., 2015).
2.5. Applicazione degli est rat t i algali alle piant e
Le piant e maggiorment e usat e in laborat orio per t est are i biost imolant i sono preferibilment e quelle dal ciclo
di crescit a part icolarment e rapido, come Arabidopsis t haliana, oppure piant e di part icolare import anza
economica o che rappresent ano un’import ant e font e aliment are per le popolazioni (Gòrka et al., 2018).
L’efficacia di un biost imolant e nei confront i di una colt ivazione veget ale viene valut at a prendendo in
considerazione paramet ri come la percent uale di germinazione dei semi, l’increment o in peso e lunghezza a
livello di radici e part i epigee, il numero e la superficie fogliare, il cont enut o di sost anze nut rit ive e la resa
produt t iva t ot ale; il t ut t o paragonat o a una colt ivazione di cont rollo che non ha vist o l’applicazione di un
biost imolant e.
L’applicazione degli est rat t i algali può essere a livello di colt ivazione idroponica, di spargiment o fogliare o del
t erreno ( Fig.1 ); qui in part icolare si può avere un effet t o favorevole in t ermini di resist enza a st ress idrico e