È possibile difendere i noccioleti usando gli scarti della coltura stessa? Sì, secondo un recente studio realizzato dall'Università degli Studi della Tuscia di Viterbo, in collaborazione con l'Università degli Studi di Perugia, che ha portato alla produzione di sostanze antimicrobiche a partire dai residui di potatura e dai gusci delle nocciole.
Sostanze che sono in grado di contrastare il batterio Xanthomonas arboricola pv. corylina, che causa la necrosi batterica del nocciolo, riducendone i danni.
Un risultato ottenuto grazie all'uso di nanotecnologie green che hanno permesso di coniugare difesa sostenibile e economia circolare su una coltura, come quella del nocciolo, importantissima per il Centro Italia e non solo, e spesso ritenuta anche impattante dal punto di vista ambientale proprio per i fitofarmaci utilizzati.
Uno studio dai risultati certi, che offre prospettive concrete per una nuova modalità di difesa, anche se al momento non esistono ancora sul mercato prodotti fitosanitari registrati che utilizzino questi principi attivi.
Per farci spiegare meglio cosa è stato fatto ne abbiamo parlato con Giorgio Mariano Balestra, docente di Strategie di Difesa Ecosostenibile delle Coltivazioni Agrarie all'Università della Tuscia, da anni impegnato nell'applicare le nanotecnologie in un contesto di protezione sostenibile.
Il professor Balestra dell'Università degli Studi della Tuscia di Viterbo
Professor Balestra, cosa avete fatto in questo lavoro?
"Questo studio è stato realizzato nell'ambito di una nostra linea di ricerca per valorizzare gli scarti da filiere agroalimentari ed in questo caso del nocciolo (rami di potatura e gusci delle nocciole) per sviluppare strategie di protezione innovative ed ecosostenibili, su scala nanometrica per controllare l'agente causale della necrosi batterica del nocciolo, Xanthomonas arboricola pv. corylina (Xac) un temibile batterio in grado di causare notevoli danni e perdite per tutti i corilicoltori, in Italia ed ovunque è coltivato il nocciolo.
Con il dottor Daniele Schiavi del nostro team ed in collaborazione con i colleghi del Dipartimento di Scienze Farmaceutiche dell'Università di Perugia, abbiamo valutato come è possibile estrarre cellulosa e lignina dagli scarti delle lavorazioni della filiera del nocciolo, sintetizzare e caratterizzare nanocristalli di cellulosa e nanoparticelle di lignina e quindi valutare le loro proprietà antimicrobiche nei confronti dell'agente causale della necrosi batterica del nocciolo e gli effetti sullo sviluppo fisiologico delle piante di nocciolo. I risultati sono stati pubblicati recentemente sulla rivista scientifica internazionale Applied Sciences in un articolo dal titolo: "Circular Hazelnut Protection by Lignocellulosic Waste Valorization for Nanopesticides Development" (Schiavi et al., 2022)".
Cosa significa sviluppare strategie di protezione innovative ed ecosostenibili su scala nanometrica?
"Significa riuscire a ridurre a dimensioni particolarmente ridotte (1 nanometro = 1 miliardesimo di metro, cioè 10-9) sostanze presenti in natura in grado di esprimere attività antimicrobica e riuscire poi ad utilizzarle in maniera ottimale nei confronti di microrganismi (batteri, funghi) dannosi per le nostre coltivazioni".
Perché avete utilizzato la cellulosa e la lignina?
"Perché sono i due biopolimeri più abbondanti presenti nel mondo vegetale e, negli scarti delle coltivazione del nocciolo, come i rami di potatura ed i gusci delle nocciole, sono una componente molto importante; sono entrambi biodegradabili, hanno numerose proprietà (fisiche, chimiche, meccaniche, ecc.) e noi stiamo valutando quelle antimicrobiche per reimpiegarli, proprio in un contesto di economia circolare, per proteggere le piante di nocciolo da questo batterio particolarmente dannoso per i corilicotori, nel settore vivaistico ed in pieno campo".
Quali risultati avete ottenuto?
"Estratta la cellulosa e la lignina dagli scarti, i nanocristalli di cellulosa sono stati ottenuti mediante idrolisi acida e le nanoparticelle di lignina sono state sintetizzate con un metodo solvente antisolvente dopo una digestione enzimatica. Entrambi i nanomateriali ottenuti sono stati caratterizzati chimicamente e morfologicamente prima di essere saggiati per la loro attività antibatterica in vitro e in vivo rispetto al batterio (Xac) e per la loro biocompatibilità su piante di nocciole della coltivar Tonda Gentile Romana.
I risultati hanno indicato come queste biomasse, ottenute da scarti della coltivazione del nocciolo (potature e gusci), risultino un promettente materiale di partenza per la sintesi di nanocarrier lignocellulosici, evidenziando allo stesso tempo il potenziale dei nanocristalli di cellulosa e delle nanoparticelle di lignina come strumenti innovativi green per controllare infezioni microbiche a danno delle piante di nocciolo causate dal temibile batterio fitopatogeno (Xac), senza alcuna interferenza sul fisiologico sviluppo delle piante di nocciolo. I saggi condotti hanno dimostrato la capacità sia dei nanocristalli di cellulosa che delle nanoparticelle di lignina di inibire in vitro la crescita batterica di Xanthomonas arboricola pv. corylina e, inoltre, quando applicati preventivamente in vivo, sono stati in grado di ridurre l'incidenza della malattia in modo equivalente a quanto registrato impiegando ossicloruro di rame".
Lo schema riassuntivo del lavoro di ricerca svolto
Questa vostra scoperta può essere applicata su ampia scala?
"Ritengo di sì; noi abbiamo sviluppato lo studio su scala di laboratorio e poi su piante di nocciolo in campo ed abbiamo dimostrato che, valorizzando gli scarti di filiera, in associazione all'applicazione delle nanotecnologie sia possibile sviluppare soluzioni innovative ed ecosostenibili in grado di ridurre l'impiego della chimica; adesso spetta all'industria lo step successivo".
Questo approccio potrebbe essere adottato ed avere efficacia anche nei confronti di altri microrganismi agenti di malattia?
"È la prima volta che si valuta la possibilità di sfruttare sia gli scarti della potatura sia quelli derivanti della sgusciatura delle nocciole come fonti innovative per ottenere dei biopolimeri da riutilizzare per sviluppare strategie di protezione per le piante di nocciolo. Le materie prime lignocellulosiche proposte ed i protocolli di estrazione adottati, si sono rivelati un punto di partenza molto promettente per aumentare il valore dell'intera filiera della nocciola, in un contesto di economia circolare. Questi risultati, insieme alla confermata compatibilità fitobiologica, suggeriscono come l'impiego dei nanomateriali saggiati siano particolarmente performanti per lo sviluppo di nanoagrofarmaci rispetto a numerosi patogeni che causano gravi danni ed ingenti perdite a carico di differenti coltivazioni agrarie".
Quali sono i prossimi obiettivi?
"Abbiamo avviato differenti studi per comprendere al meglio i meccanismi biologici alla base delle attività di inibizione batterica dimostrate in questo studio offrendo così non solo ai corilicoltori, ma a molti altri attori delle differenti filiere produttive, le basi applicative per strategie ecosostenibili per la protezione delle coltivazioni agrarie, alternative ai prodotti chimici ad oggi impiegati".
