Un nuovo complesso ferrico

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.
 
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.
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.
 
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