Un nuovo studio guidato dall’Università delle Scienze di Tokyo, pubblicato su Trends in Plant Science, esplora l’impiego di composti organici volatili (Cov) emessi dalle piante per favorire un’agricoltura più sostenibile. I Cov, segnali odorosi trasportati dall’aria, consentono alle piante di “comunicare” tra loro e con altri organismi, attivando sistemi di difesa naturale e offrendo un’alternativa ecologica ai pesticidi chimici.
Questa comunicazione avviene in modo particolarmente intenso quando una pianta subisce un attacco da parte di parassiti. La pianta danneggiata rilascia Cov, che le altre piante percepiscono, attivando immediatamente le proprie difese contro possibili minacce. Tale strategia biochimica rappresenta un esempio di come le piante riescano a proteggersi in maniera efficace da numerosi fattori di stress.
Il professor Gen-ichiro Arimura e il collega Takuya Uemura hanno approfondito le vie molecolari che regolano questa forma di comunicazione vegetale, individuando diverse applicazioni sostenibili per l’agricoltura. “Sebbene le piante non possiedano un sofisticato sistema olfattivo come gli animali, sono in grado di rilevare e reagire a un’ampia gamma di Cov in base alle somiglianze strutturali con i composti che loro o i loro antenati hanno incontrato durante interazioni benefiche o dannose con vari organismi,” ha spiegato il professor Arimura.
Quando vengono attaccate, le piante emettono Cov come isoprene, terpenoidi e altre sostanze volatili delle foglie verdi, in grado di attrarre insetti benefici o allontanare gli erbivori. In particolare, i monoterpenoidi, presenti in piante come la menta, sono conosciuti per le loro proprietà antiparassitarie, antimicrobiche e ovicide.
Il team di ricerca ha scoperto che queste interazioni non si limitano solo a piante imparentate ma possono coinvolgere anche specie diverse. I Cov vengono assorbiti attraverso gli stomi e si diffondono nelle cellule del mesofillo delle piante vicine, innescando complesse risposte di segnalazione intracellulare e intercellulare. In questo processo, il calcio gioca un ruolo chiave, favorendo una cascata di segnali che culmina in una risposta difensiva. Per esempio, idrocarburi come il β-cariofillene possono regolare l’espressione genica interagendo con la cromatina, una struttura che modula l’accesso al DNA, attivando così la trascrizione genica e potenziando la resistenza della pianta agli attacchi.
Attualmente, i pesticidi chimici sono utilizzati in modo esteso per la protezione delle colture, ma il loro impatto ambientale negativo e la crescente richiesta di una maggiore produttività alimentare sottolineano la necessità di trovare alternative più sicure. I Cov rappresentano una soluzione sostenibile, favorendo sia la difesa delle colture sia la produttività e riducendo la dipendenza da pesticidi e sostanze chimiche dannose. Inoltre, questo approccio permette di abbassare i costi di produzione e di aumentare il valore dei prodotti, dal momento che i consumatori preferiscono “colture senza pesticidi” per il loro benessere.
“Un approccio promettente è l’incorporazione di piante compagne come la menta in vaso, la menta caramellata e la menta piperita, che emettono costantemente Cov benefici,” afferma Arimura. “Inoltre, lo sviluppo di biostimolanti, sostanze che aumentano la crescita delle piante e la tolleranza allo stress, potrebbe migliorare ulteriormente le interazioni tra le piante.”
Nonostante le potenzialità, l’adozione pratica delle tecnologie basate sui Cov in agricoltura presenta sfide come le risposte dose-dipendenti, le distanze inadeguate tra le piante e le alte concentrazioni di Cov, che possono ostacolare la crescita delle piante vicine.
