Un nuovo complesso ferrico

Meiyi Vuong è la vincitrice dell'AgroInnovation Award 2019 nella categoria "Nutrizione delle piante"

agroinnovation-award-2019.jpg

AgroInnovation Award è il premio di laurea al fine di promuovere la diffusione di approcci innovativi, strumenti digitali e l'utilizzo di internet in agricoltura

Le necessità cui l'agricoltura moderna deve rispondere attualmente e per il futuro riguardano principalmente l'aumento della produzione della biomassa e il miglioramento della qualità del prodotto finale. Questi due obiettivi devono essere perseguiti in un'ottica di sostenibilità. Il concetto di sostenibilità va inteso come incremento o mantenimento delle risorse (es. acqua, suolo, biodiversità ecc.) per il loro uso da parte delle generazioni future. L'uso dei fertilizzanti – anche se spesso criticato a causa di problemi ambientali che possono causare – risulta indispensabile per incrementare le rese. Inoltre, essi sono necessari per risolvere situazioni di problemi nutrizionali che le colture possono manifestare a causa della scarsa presenza o scarsa biodisponibilità di alcuni nutrienti nel suolo.
Tra i nutrienti il ferro, pur essendo richiesto dalle piante in quantità relativamente piccole, svolge un ruolo di grande importanza. È infatti coinvolto in processi metabolici come la respirazione, la fotosintesi, la sintesi del Dna e la fissazione dell'azoto. Inoltre, può agire come gruppo prostetico o come costituente di enzimi di cui un esempio sono i citocromi della catena di trasporto degli elettroni.

In questo contesto, la clorosi indotta da ferro (Idc, Iron deficiency chlorosis) è uno dei maggiori disordini nutrizionali delle piante coltivate che crescono in suoli calcarei i quali rappresentano il 30% delle terre coltivate al mondo. Essa induce, a livello fenotipico, un ingiallimento delle foglie più giovani (Fig. 1) dovuto principalmente ad una minor produzione di clorofilla nei tilacoidi, una crescita stentata del fusto e delle radici e una minor resa dei prodotti.
 
Minor produzione di clorofilla
Fig.1: Idc di Beta vulgaris (a sinistra) e Prunus persica (a destra)
(Fonte: © El-Jendoubi et al., 2011)

Per alleviare questa condizione, le piante vengono generalmente trattate con fertilizzanti che possono essere applicati al suolo o alle foglie. I fertilizzanti a base di ferro più efficaci e più utilizzati appartengono alla famiglia dei chelanti (es. Eddha, acido etilendiammino-N,N′-bis (2-idrossifenilacetico), efficace anche nei suoli calcarei) (Fig. 2). Un agente chelante è un composto organico formato da un ligando polidentato che lega uno ione metallico centrale.
Struttura dell'agente chelante
Fig.2: A sinistra: struttura dell'agente chelante o,o-Eddha (Fernandez et al., 2017); a destra: diagramma di stabilità dei principali agenti chelanti del ferro in condizioni di campo
(Fonte: © Lucena, 2006)

Benché efficaci, questi composti presentano diversi problemi legati, ad esempio, alla lisciviazione nel suolo (dovuta alla loro carica negativa complessiva), alla persistenza nell'ambiente, alla scarsa biodegradabilità e al costo relativamente elevato. Questo pone perciò un problema legato alla loro sostenibilità nell'agricoltura moderna dato che i trattamenti devono essere ripetuti annualmente.

In quest'ottica, nel corso di questi ultimi anni, si è accresciuto l'interesse per un'ottimizzazione dei fertilizzanti a base di ferro già presenti in commercio e per la sintesi di nuovi complessi di ferro. In particolare, nel mio laboratorio di ricerca è stato sintetizzato un nuovo agente chelante del ferro a partire dal ligando H2bpcd (N,N′-bis (2-piridilmetil)-trans-1,2-diamminocicloesano N,N′-diacetato) la cui complessazione con i lantanidi è riportata in letteratura. Dopo una prima verifica circa la sua assenza di tossicità per gli organismi vegetali, esso è stato poi caratterizzato tramite diverse prove sperimentali per studiarlo come possibile correttore dell'Idc. Dal punto di vista chimico, un aspetto molto interessante è che il complesso [Fe(bpcd)]+ presenta una carica netta totale positiva che potrebbe determinare il suo adsorbimento sulle superfici dei colloidi del suolo aventi prevalente carica negativa.

I risultati ottenuti nella tesi utilizzando colonne di suolo suggeriscono che il [Fe(bpcd)]+ sia molto meno suscettibile alla lisciviazione rispetto al controllo [Fe(Eddha)]-. Si potrebbe quindi ipotizzare una applicazione al suolo di [Fe(bpcd)]+in quantità minori e con minor frequenza. D'altra parte, in considerazione dei dati ottenuti dagli esperimenti di rifornimento di ferro in soluzione idroponica che mostrano la necessità d'uso di dosi leggermente maggiori rispetto a [Fe(EDTA)]-, si rileva la necessità di svolgere ulteriori approfondimenti mediante l'uso di piante allevate in vaso su suolo e per periodi di tempo più lunghi, mimando quindi le situazioni in campo.
 
Meiyi Vuong
Meiyi Vuong, categoria "Nutrizione delle piante"
(Fonte: © Meiyi Vuong)

Per eventuali contatti: vuong.meiyi@gmail.com

AgroInnovation Award è il premio di laurea istituito da Image Line in collaborazione con l'Accademia dei Georgofili al fine di promuovere la diffusione di approcci innovativi, strumenti digitali e l'utilizzo di internet in agricoltura.

AgroInnovation Award

Leggi le tesi vincitrici della terza edizione.

Ti è piaciuto questo articolo?

Registrati gratis

alla newsletter di AgroNotizie
e ricevine altri

Unisciti ad altre 232.914 persone iscritte!

Leggi gratuitamente AgroNotizie grazie ai Partner