L'impatto negativo del cambiamento climatico sulla produttività e sulla qualità delle produzioni vitivinicole rende necessario sviluppare nuovi approcci sostenibili per potenziare la tolleranza delle viti agli stress sia abiotici che biotici.
La fertilità del suolo, determinata dalle sue componenti chimiche, fisiche e biologiche, è un indicatore cruciale della salute delle piante. Tra queste, la biodiversità del microbiota, che costituisce la maggior parte della biomassa nel suolo, può essere rappresentata da numerose popolazioni di microrganismi in grado di influenzare significativamente le caratteristiche biochimiche e nutrizionali del terreno agrario.
In aggiunta, diversi studi dimostrano che la semplice interazione tra pianta e microrganismi può attivare pathway metaboliche in grado di generare risposte più immediate e dirette agli stress secondo un meccanismo noto come resistenza sistemica indotta (ISR).
Nell’ottica di rafforzare una viticoltura sostenibile, l'integrazione dei biostimolanti microbici nelle pratiche gestionali del vigneto si configura come una risorsa utile per affrontare le problematiche emergenti in viticoltura, potenziando la tolleranza e la resistenza della vite agli stress biotici e abiotici.
Biostimolanti microbici e loro utilizzi
I microrganismi utilizzati per preparare i biostimolanti microbici si suddividono principalmente in due categorie: i funghi micorrizici arbuscolari (Arbuscular mycorrhiza fungi, AMF) e i microrganismi promotori della crescita delle piante (Plant Growth-Promoting Microrganisms, PGPM). Quest'ultimi sono ulteriormente divisi in Plant Growth-Promoting Fungi e Rhizobacteria (PGPF e PGPR rispettivamente). Diversi studi hanno dimostrato il ruolo benefico di tali microrganismi nel contrastare gli effetti negativi derivanti dai cambiamenti climatici, come illustrato nella Figura 1.
Gli AMF colonizzano le radici delle piante e stabiliscono una simbiosi mutualistica con varie specie vegetali, trasportando i nutrienti delle piante alle radici anche da notevoli distanze rispetto agli apici radicali. La simbiosi tra piante e funghi micorrizici ha un ruolo fondamentale negli agroecosistemi, aumentando la capacità di assorbimento delle radici, migliorando l’efficienza di uso dell’acqua e dell’azoto e migliorando la struttura del suolo con conseguente mantenimento della fertilità.
I PGPR costituiscono invece una comunità di microrganismi liberi in grado di colonizzare la rizosfera, strato sottile di suolo attorno alle radici. I PGPR non solo hanno effetti di promozione biologica nella crescita delle piante, ma innescano anche diversi effetti di biocontrollo su altri agenti patogeni. I meccanismi di promozione della crescita delle piante possono essere diretti o indiretti. I primi consistono nel miglioramento dell'assorbimento di acqua e nutrienti (fissazione dell’azoto atmosferico, solubilizzazione del potassio e del fosforo e la chelazione del ferro) e stimolano la crescita radicale, mentre gli indiretti consistono nella riduzione della fitotossicità da metalli pesanti o della diffusione di patogeni, potenziando la resistenza della pianta.
Ad oggi, gli studi riportano alcuni generi di micorrize e rizobatteri con proprietà positive sulla crescita delle piante e sull’aumento della tolleranza agli stress: Tra i batteri della rizosfera si annoverano Arthrobacter, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Enterobacter, Pseudomonas, Serratia e Streptomyces. I funghi micorrizici più studiati appertenngono alla famiglia Glomeraceae in cui si riscontrano i generi Funneliformis, Septoglomus, Rhizophagus, Sclerocystis e Glomus.
Potenziali applicazioni dei biostimolanti su vite
In viticoltura, diversi autori hanno isolato PGPR dal microbioma di Vitis vinifera L. per poi riapplicarli come biostimolanti su vite. L'efficacia di questi biostimolanti dipende da vari fattori, inclusi le condizioni ambientali, le caratteristiche del suolo e persino la varietà coltivata. In Tabella 1 sono riportati alcuni studi recenti sull’efficacia dei PGPR in viticoltura.
Mugano et al. (2015) hanno dimostrato che i ceppi di Burkholderia spp. possono promuovere la differenziazione radicale, suggeriscono il coinvolgimento dei PGPR nella sintesi dei fitormoni o nei cambiamenti biochimici indotti sulle piante, aumentando la tolleranza delle viti allo stress abiotico attraverso la promozione della crescita delle radici in condizioni di siccità, salinità e carenza di nutrienti.
Salomon et al. (2014) hanno dimostrato che i ceppi B. licheniformis e P. fluorescens hanno la capacità di ridurre i consumi idrici della vite, aumentando la produzione di acido abscissico (ABA) e favorendo la parziale chiusura degli stomi. Inoltre, i risultati suggeriscono che questi batteri stimolano la sintesi di composti di difesa nelle piante attraverso un meccanismo che non dipende dall'ABA.
Uno studio recente di Carreiras et al. (2023) ha rivelato le potenzialità dei PGPR nel minimizzare i danni causati dalle ondate di calore. Le viti inoculate con un consorzio di ceppi isolati da diverse piante alofile ed esposte a temperature estreme hanno mostrato una maggiore stabilità delle membrane e una riduzione dello stress ossidativo.
Isolare e studiare ceppi provenienti dalla rizosfera della vite è una scelta utile per identificare PGPR con maggiori probabilità di colonizzazione e attività benefiche sulla pianta. Duan et al. (2021) e Rolli (2017) hanno isolato ceppi dalla rizosfera della vite con proprietà promozionali, dimostrando il potenziale di alleviare i danni causati dallo stress idrico e di promuovere la crescita radicale e vegetativa.
In California, Torres et al. (2021) hanno osservato che l'inoculo di un preparato a base di 4 differenti AMF ha permesso un maggior accrescimento vegetativo in condizioni di stress moderato, senza produrre risultati significativi alla vendemmia. Tuttavia, è stata osservata una correlazione significativa tra il grado di colonizzazione da parte degli AMF e alcuni composti fenolici nelle uve.
Cruz-Silva et al. (2021) e Goddard et al. (2021) hanno dimostrato che la micorrizazione con R. irregularis ha il potenziale di conferire una migliore resistenza a vari patogeni della vite, evidenziando cambiamenti nel metabolismo primario e secondario della vite, sia nelle radici che nelle foglie, aumentando i livelli di terpenoidi, alcaloidi e acidi grassi, e modulando la risposta difensiva delle piante contro lo stress biotico e abiotico.
Studi condotti da Valentine et al. (2006) e da Palliotti et al. (2017) hanno evidenziato che l'inoculazione delle viti con il genere Glomus aumenta lo sviluppo radicale, migliorando l'assorbimento di acqua e nutrienti. Questi risultati enfatizzano il potenziale della micorrizzazione nel potenziare la tolleranza delle viti allo stress idrico e nell'ottimizzare l'uso dell'acqua, con impatti positivi sulle prestazioni fisiologiche e produttive delle viti.
La qualità dell'uva è il risultato diretto di un buon stato di salute della vite. Karoglan et al. (2021) hanno osservato un miglioramento significativo nelle performance fisiologiche e un incremento della produttività delle viti trattate con AMF in un vigneto non irrigato e concimato, manifestato un aumento dei flavanoli totali, delle antocianine totali e dei polifenoli totali nella buccia dell'uva per entrambi gli anni sperimentali. Risultati simili sono stati confermati da Ganugi et al. (2023), evidenziando l'efficacia dei funghi micorrizici nel migliorare le performance vegeto-produttive del vigneto e la qualità delle uve in condizioni limitanti.
La vite e i biostimolanti: sfide e prospettive
L'interesse crescente per l'utilizzo dei biostimolanti microbici su vite allo scopo di mitigare gli effetti dei cambiamenti climatici è accompagnato da diverse sfide.
Attualmente, le opzioni commercialmente efficaci sono limitate, e lo sviluppo di nuovi biostimolanti microbici è ostacolato dalla complessità del processo di registrazione, dalla mancanza di una regolamentazione internazionale unificata e dai costi elevati.
Nonostante ciò, la letteratura scientifica suggerisce che l'impiego a lungo termine di microrganismi benefici può generare significativi vantaggi economici per i viticoltori, contribuendo alla riduzione complessiva dell'uso di input.
Nel 2018, in un'azienda italiana, nonostante l'incremento dei costi di irrigazione e fertilizzazione organica, l'impiego di tali biostimolanti su vite ha portato a una significativa riduzione dell'uso di fertilizzanti e prodotti fitosanitari di sintesi, i quali rappresentavano i costi maggiori. Ulteriori indagini sono necessarie per valutare i vantaggi, i costi correlati e gli effetti indiretti, compresi quelli legati alla percezione dei consumatori.
Le prospettive future sembrano promettenti, poiché la ricerca continua a identificare nuovi ceppi microbici adatti a specifiche condizioni di utilizzo in viticoltura, considerando variabili come il tipo di suolo, le condizioni edafiche e le varietà di vite coinvolte. Inoltre, lo sviluppo di consorzi microbici offre il vantaggio di massimizzare l'efficacia complessiva delle azioni benefiche sulle piante.
"L'integrazione dell'uso dei biostimolanti microbici in viticoltura, in particolare nella gestione del suolo, della vegetazione, della nutrizione e della maturazione, risulta fondamentale"
Inoltre, in virtù dell'importanza dell'innovazione microbica nel superare le sfide della produzione vitivinicola, l'impiego di strumenti molecolari moderni per identificare la comunità microbica in campo consentirà di approfondire la comprensione delle interazioni tra il microbiota e le viti, aprendo la strada verso una viticoltura sempre più precisa e sostenibile.
Elenco completo degli autori:
Ginevra Canavera (1,2,3), Tommaso Frioni (1,3), Gabriele Bellotti (2), Edoardo Puglisi (2,3)
(1) Università Cattolica S.C. - Piacenza - Dip.to di Scienze delle Produzioni Vegetali Sostenibili
(2) Università Cattolica S.C. Piacenza - Dip.to Scienze e Tecnologie Alimentari per una filiera Agroalimentare Sostenibile
(3) Centro Nazionale Agritech
Articolo tratto da VVQ 3/2024. Leggi il numero completo
