Nanoparticelle per interrompere la dormienza e anticipare la ripresa vegetativa

Nelle piante, la dormienza delle gemme e il ciclo fenologico sono strettamente interconnessi. La dormienza è un tratto ereditario che consente agli alberi da frutto di sopportare le difficili condizioni ambientali delle zone temperate, in particolare quelle che si verificano durante il periodo invernale.

Tuttavia, al giorno d'oggi ci sono diverse sfide da considerare. In primo luogo, la crescente domanda di mercato di frutta a maturazione precoce spinge i frutticoltori a impiantare nuove varietà con questa caratteristica. Il riscaldamento globale, invece, metta a rischio l’ottenimento di una produzione costante di frutta.

Inoltre, la recente espansione degli alberi da frutto in regioni più calde può provocare una rottura irregolare e ritardata dei germogli, uno scarso sviluppo dei fiori e una bassa allegagione a causa dell'insufficiente fabbisogno di freddo. Di conseguenza, l'industria frutticola ha un estremo bisogno di tecnologie innovative, sicure ed efficienti per interrompere la dormienza nelle colture frutticole e aumentare la produzione di frutta anche a fronte di un accumulo di gelo insoddisfacente.

Negli ultimi decenni sono state condotte numerose ricerche per chiarire i meccanismi alla base della dormienza. Un approccio potenziale per mitigare l'impatto degli ormoni endogeni e migliorare la crescita delle piante in condizioni ambientali sfavorevoli è l'implementazione delle nanotecnologie.

Le attività enzimatiche stabili e rapide esibite da queste nanoparticelle hanno superato quelle dei biocatalizzatori naturali, ampliando così il loro potenziale applicativo nella modulazione delle risposte biochimiche intrinseche delle specie vegetali.

L'applicazione dell'acido cianidrico per indurre la dormienza delle gemme negli alberi da frutto è stata ampiamente applicata in tutto il mondo, con un conseguente aumento della produzione di frutta attraverso una coltivazione accelerata, in particolare nelle regioni caratterizzate da ambienti controllati o da temperature più elevate.

Tuttavia, va ricordata la pericolosità dell'acido cianidrico sia per gli operatori che per l'ambiente, che porta all'immediata necessità di sviluppare metodi nanotecnologici innovativi e sicuri per sostituirlo nell'induzione della dormienza delle gemme degli alberi da frutto.

L'obiettivo principale della ricerca, condotta in collaborazione tra università cinesi e saudite, è testare l'effetto di diverse nanoparticelle di ossido di ferro (α-Fe2O3) e acido gibberellico per trovare una metodologia sostenibile in grado di potenziare efficacemente l'attività ormonale delle piante.

Dall'analisi completa e dai risultati presentati nel loro articolo di ricerca, si può dedurre che la combinazione di nanoparticelle di α-Fe2O3 e acido gibberellico interrompe efficacemente la dormienza nelle gemme di ciliegio dolce in un breve lasso di tempo. La capacità di questi agenti di aumentare le concentrazioni di regolatori della crescita come l'acido gibberellico e le auxine si traduce in ultima analisi nella riduzione dei livelli di acido abscisico e nell’apertura delle gemme.

Inoltre, l'analisi del trascrittoma ha dimostrato che l'applicazione contemporanea di nanoparticelle di α-Fe2O3 e l’acido gibberellico può indurre la sovraregolazione di geni implicati nel processo di apertura delle gemme in ciliegio. Questo studio segna il primo caso in cui è stato dimostrato che le nanoparticelle di α-Fe2O3 forniscono proprietà vantaggiose facilitando la rapida rottura dei germogli.

Di conseguenza, la produzione di ciliegie può essere migliorata in modo economico, ecologico e non pericoloso.

Per garantire un'applicazione sempre più sicura e sostenibile delle nanotecnologie verdi in ambito agricolo e ambientale, la ricerca futura dovrebbe concentrarsi sull'impatto ambientale a lungo termine e sui potenziali rischi per la salute associati al rilascio di nanoparticelle di Fe2O3 nell'ecosistema, sull'ottimizzazione del processo di sintesi, sullo studio dei meccanismi molecolari, sull'aumento della produzione per uso commerciale e sull'espansione delle applicazioni ad altri settori.

Fonte: Irfan Ali Sabir, Muhammad Aamir Manzoor, Iftikhar Hussain Shah, Zishan Ahmad, Xunju Liu, Pravej Alam, Yuxuan Wang, Wanxia Sun, Jiyuan Wang, Ruie Liu, Songtao jiu, Caixi Zhang, "Unveiling the effect of gibberellin-induced iron oxide nanoparticles on bud dormancy release in sweet cherry (Prunus avium L.)", Plant Physiology and Biochemistry, Volume 206, 2024, 108222, ISSN 0981-9428, https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2023.108222.

Melissa Venturi
Università di Bologna (IT)

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