2021
5
Batteriosi del pomodoro, una nanotecnologia per la difesa biologica
Abbiamo intervistato il professor Giorgio Mariano Balestra, dell'Università della Tuscia di Viterbo che ha coordinato uno studio sull'impiego di nanotecnologie green in grado di controllare i danni della malattia
Pomodori colpiti da picchiettatura batterica
Fonte immagine: Chris Smart, NYSAES, Geneva NY - Wikipedia
La picchiettatura batterica del pomodoro è una tra le più importanti malattie di questa ortiva, causata dal batterio Pseudomonas syringae pv. tomato, ed è in grado di arrecare notevoli danni alle colture e rilevanti perdite economiche.
Uno studio realizzato dal dipartimento di Scienze agrarie e forestali dell'Università della Tuscia di Viterbo, e da poco pubblicato sulla rivista scientifica Nanomaterials, ha valutato l'efficacia dell'uso di un composto di origine naturale costituito da chitosano come principio attivo, nanocristalli di cellulosa come carrier e amido come eccipiente, che ha dato risultati particolarmente interessanti.
Per farci spiegare cosa è stato fatto abbiamo intervistato il professor Giorgio Mariano Balestra, docente di Strategie di difesa ecosostenibile delle coltivazioni agrarie all'Università della Tuscia di Viterbo, che ha coordinato lo studio e che da anni è impegnato nello sviluppare ed applicare nanotecnologie "green" per la protezione ecosostenibile per il controllo di differenti agenti di malattia a carico di coltivazioni agrarie.
Professor Balestra, cosa avete fatto in questo lavoro?
"Questo studio è stato realizzato nell'ambito di una nostra linea di ricerca di protezione a basso impatto ambientale del pomodoro utilizzando, su scala nanometrica, principi attivi di origine naturale derivanti anche da scarti di filiera, per controllare Pseudomonas syringae pv. tomato particolarmente dannoso ed agente causale della picchiettatura batterica del pomodoro, sia da industria che da mensa. Al momento questa batteriosi è fronteggiata con l'impiego di formulati a base di rame, ma la loro efficacia è piuttosto variabile; inoltre, il rame è tra le molecole candidate alla sostituzione in quanto si accumulano nel suolo e sono pericolose per gli animali come per l'uomo.
Con il dottor Daniele Schiavi e in collaborazione con colleghi del dipartimento di Scienze farmaceutiche dell'Università di Perugia, abbiamo valutato gli effetti antimicrobici di un agrofarmaco nanostrutturato di origine totalmente naturale, e i risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Nanomaterials".
Il professor Giorgio Mariano Balestra dell'Università della Tuscia di Viterbo
Cos'è un agrofarmaco nanostrutturato di origine naturale?
"E' un agrofarmaco caratterizzato da particelle particolarmente ridotte in quanto sintetizzate su scala nanometrica (1 nanometro = 1 miliardesimo di metro), mentre in genere nella maggior parte dei principi attivi utilizzati oggi negli agrofarmaci le particelle sono di dimensioni micrometriche (1 milionesimo di metro) e non nanometriche.
Questo prodotto è costituito da chitosano (CH), un polisaccaride naturale che deriva dalla chitina, la quale è il principale componente dell'esoscheletro dei crostacei. Quindi, è un polimero totalmente naturale che oggi rappresenta uno scarto non interessante per l'industria alimentare; da questo scarto si può estrarre la chitina e trasformarla in chitosano. Anche i nanocristalli di cellulosa (Cnc), utilizzati come carrier del chitosano, derivano dalla cellulosa, biopolimero di origine naturale e presente in molti scarti agroalimentari. In aggiunta, come eccipiente e funzionale al rilascio nel tempo del chitosano, abbiamo impiegato due tipi di amido, uno con contenuto alto (Ha Starch) e standard (St starch) di amilosio".
Questo agrofarmaco esisteva già o è stato ideato e realizzato da voi?
"No, per quanto ne sappiamo, è la prima volta che vengono assemblate tra di loro queste differenti molecole e si utilizzano insieme, con le loro differenti proprietà, nella protezione delle piante e quindi possiamo definirla un'intuizione originale ed innovativa da differenti punti di vista".
E come è nata l'idea di usarlo per il controllo della picchiattatura batterica del pomodoro?
"Da tempo siamo impegnati nella valorizzazione degli scarti derivanti da diverse filiere agroalimentari al fine di impiegarli nella protezione di colture agrarie. Quindi, in virtù dei recenti risultati ottenuti nel controllo della fusariosi del grano, abbiamo voluto sperimentare questo nanoagrofarmaco totalmente green perché il suo impiego rispecchia i principi dell'economia circolare verde, con le sue proprietà antimicrobiche da componenti di origine naturale (nanocristalli di cellulolosa per veicolare il chitosano, e l'amido per regolarne il rilascio e l'effetto nel tempo), ed è risultato particolarmente efficace nel controllo della picchiettatura batterica del pomodoro".
Quali risultati avete ottenuto?
"L'agrofarmaco green nanostrutturato ha evidenziato la capacità di ridurre sia la sopravvivenza epifitica caratteristica di Pseudomonas syringae pv. tomato sulle piante di pomodoro, sia di ridurre l'incidenza della malattia e quindi i danni e le perdite causate da questo patogeno a carico delle piante di pomodoro, comparando i nostri trattamenti con trattamenti con sali di rame".
Sopravvivenza epifitica del batterio su foglie di pomodoro in diversi momenti. Foglie per pianta raccolte, lavate e misurate per mettere in relazione le colonie batteriche sviluppate all'area fogliare. I dati sono rappresentati come media e Sd; lettere diverse (a, b) mostrano valori significativamente diversi di analisi statistica dopo Anova ad una via, seguita dal test post hoc Hsd di Tukey
Queste vostre scoperte possono essere applicate in campo?
"Siamo particolarmente fiduciosi. Il chitosano può essere applicato alle piantine di pomodoro in vivaio ed alle piante in pieno campo. Dopo numerose valutazioni di laboratorio ed in ambiente controllato, l'agrofarmaco green da noi messo a punto ha ridotto notevolmente la sopravvivenza del patogeno e la gravità della picchiettatura batterica sulla piante di pomodoro (- 50%) fino a quattordici giorni dopo l'inoculo artificiale, in confronto ai tradizionali trattamenti a base di sali di rame.
Oltre ad evidenziare un'attività antimicrobica importante nei confronti di Pseudomonas syringae pv. tomato, il chitosano si comporta anche come un elicitore, cioè è una sostanza in grado di stimolare le difese endogene delle piante di pomodoro, e su questo aspetto vogliamo ulteriormente investigare. Questo studio dimostra come l'applicazione delle nanotecnologie nel settore della protezione delle piante sia particolarmente promettente, soprattutto avvalendosi di principi attivi di origine naturale con attività antimicrobica, derivanti anche da scarti di differenti filiere agroalimentari".
Lei usa il termine agrofarmaco e nanoagrofarmaco, ma è registrato come tale o avete iniziato un processo di registrazione?
"E' un agrofarmaco, a prescindere dalle dimensioni delle molecole che lo compongono e quindi ulteriori classificazioni potrebbero creare confusione. No, non è ancora registrato e, al momento, stiamo verificando se l'industria può essere interessata a valorizzare questo processo innovativo".
Questo prodotto potrebbe avere efficace anche nei confronti di altri batteri dannosi al pomodoro?
"Crediamo di sì, e abbiamo già programmato differenti sperimentazioni in proposito. L'attività combinata (antimicrobica, elicitrice, miglior veicolazione e con rilascio controllato) delle molecole di origine naturale da noi utilizzate hanno dimostrato la loro totale bicompatibilità con le piante di pomodoro (fotosintesi, sviluppo fogliare, produzione) e, unitamente alla spiccata attività antimicrobica, in grado di attivare le difese immunitarie della pianta, e pertanto è presumibile che possano risultare efficaci anche nei confronti di altri batteri dannosi per la filiera del pomodoro".
E potrebbe essere efficace anche su altri batteri patogeni di altre piante, magari del genere Pseudomonas?
"Abbiamo già programmato differenti sperimentazioni per valutare l'attività di questo agrofarmaco biologico nei confronti di differenti batteri fitopatogeni sia su colture erbacee, sia arboree, e non solo del genere Pseudomonas".
Uno studio realizzato dal dipartimento di Scienze agrarie e forestali dell'Università della Tuscia di Viterbo, e da poco pubblicato sulla rivista scientifica Nanomaterials, ha valutato l'efficacia dell'uso di un composto di origine naturale costituito da chitosano come principio attivo, nanocristalli di cellulosa come carrier e amido come eccipiente, che ha dato risultati particolarmente interessanti.
Per farci spiegare cosa è stato fatto abbiamo intervistato il professor Giorgio Mariano Balestra, docente di Strategie di difesa ecosostenibile delle coltivazioni agrarie all'Università della Tuscia di Viterbo, che ha coordinato lo studio e che da anni è impegnato nello sviluppare ed applicare nanotecnologie "green" per la protezione ecosostenibile per il controllo di differenti agenti di malattia a carico di coltivazioni agrarie.
Professor Balestra, cosa avete fatto in questo lavoro?
"Questo studio è stato realizzato nell'ambito di una nostra linea di ricerca di protezione a basso impatto ambientale del pomodoro utilizzando, su scala nanometrica, principi attivi di origine naturale derivanti anche da scarti di filiera, per controllare Pseudomonas syringae pv. tomato particolarmente dannoso ed agente causale della picchiettatura batterica del pomodoro, sia da industria che da mensa. Al momento questa batteriosi è fronteggiata con l'impiego di formulati a base di rame, ma la loro efficacia è piuttosto variabile; inoltre, il rame è tra le molecole candidate alla sostituzione in quanto si accumulano nel suolo e sono pericolose per gli animali come per l'uomo.
Con il dottor Daniele Schiavi e in collaborazione con colleghi del dipartimento di Scienze farmaceutiche dell'Università di Perugia, abbiamo valutato gli effetti antimicrobici di un agrofarmaco nanostrutturato di origine totalmente naturale, e i risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Nanomaterials".
Il professor Giorgio Mariano Balestra dell'Università della Tuscia di Viterbo
Cos'è un agrofarmaco nanostrutturato di origine naturale?
"E' un agrofarmaco caratterizzato da particelle particolarmente ridotte in quanto sintetizzate su scala nanometrica (1 nanometro = 1 miliardesimo di metro), mentre in genere nella maggior parte dei principi attivi utilizzati oggi negli agrofarmaci le particelle sono di dimensioni micrometriche (1 milionesimo di metro) e non nanometriche.
Questo prodotto è costituito da chitosano (CH), un polisaccaride naturale che deriva dalla chitina, la quale è il principale componente dell'esoscheletro dei crostacei. Quindi, è un polimero totalmente naturale che oggi rappresenta uno scarto non interessante per l'industria alimentare; da questo scarto si può estrarre la chitina e trasformarla in chitosano. Anche i nanocristalli di cellulosa (Cnc), utilizzati come carrier del chitosano, derivano dalla cellulosa, biopolimero di origine naturale e presente in molti scarti agroalimentari. In aggiunta, come eccipiente e funzionale al rilascio nel tempo del chitosano, abbiamo impiegato due tipi di amido, uno con contenuto alto (Ha Starch) e standard (St starch) di amilosio".
Questo agrofarmaco esisteva già o è stato ideato e realizzato da voi?
"No, per quanto ne sappiamo, è la prima volta che vengono assemblate tra di loro queste differenti molecole e si utilizzano insieme, con le loro differenti proprietà, nella protezione delle piante e quindi possiamo definirla un'intuizione originale ed innovativa da differenti punti di vista".
E come è nata l'idea di usarlo per il controllo della picchiattatura batterica del pomodoro?
"Da tempo siamo impegnati nella valorizzazione degli scarti derivanti da diverse filiere agroalimentari al fine di impiegarli nella protezione di colture agrarie. Quindi, in virtù dei recenti risultati ottenuti nel controllo della fusariosi del grano, abbiamo voluto sperimentare questo nanoagrofarmaco totalmente green perché il suo impiego rispecchia i principi dell'economia circolare verde, con le sue proprietà antimicrobiche da componenti di origine naturale (nanocristalli di cellulolosa per veicolare il chitosano, e l'amido per regolarne il rilascio e l'effetto nel tempo), ed è risultato particolarmente efficace nel controllo della picchiettatura batterica del pomodoro".
Quali risultati avete ottenuto?
"L'agrofarmaco green nanostrutturato ha evidenziato la capacità di ridurre sia la sopravvivenza epifitica caratteristica di Pseudomonas syringae pv. tomato sulle piante di pomodoro, sia di ridurre l'incidenza della malattia e quindi i danni e le perdite causate da questo patogeno a carico delle piante di pomodoro, comparando i nostri trattamenti con trattamenti con sali di rame".
Sopravvivenza epifitica del batterio su foglie di pomodoro in diversi momenti. Foglie per pianta raccolte, lavate e misurate per mettere in relazione le colonie batteriche sviluppate all'area fogliare. I dati sono rappresentati come media e Sd; lettere diverse (a, b) mostrano valori significativamente diversi di analisi statistica dopo Anova ad una via, seguita dal test post hoc Hsd di Tukey
Queste vostre scoperte possono essere applicate in campo?
"Siamo particolarmente fiduciosi. Il chitosano può essere applicato alle piantine di pomodoro in vivaio ed alle piante in pieno campo. Dopo numerose valutazioni di laboratorio ed in ambiente controllato, l'agrofarmaco green da noi messo a punto ha ridotto notevolmente la sopravvivenza del patogeno e la gravità della picchiettatura batterica sulla piante di pomodoro (- 50%) fino a quattordici giorni dopo l'inoculo artificiale, in confronto ai tradizionali trattamenti a base di sali di rame.
Oltre ad evidenziare un'attività antimicrobica importante nei confronti di Pseudomonas syringae pv. tomato, il chitosano si comporta anche come un elicitore, cioè è una sostanza in grado di stimolare le difese endogene delle piante di pomodoro, e su questo aspetto vogliamo ulteriormente investigare. Questo studio dimostra come l'applicazione delle nanotecnologie nel settore della protezione delle piante sia particolarmente promettente, soprattutto avvalendosi di principi attivi di origine naturale con attività antimicrobica, derivanti anche da scarti di differenti filiere agroalimentari".
Lei usa il termine agrofarmaco e nanoagrofarmaco, ma è registrato come tale o avete iniziato un processo di registrazione?
"E' un agrofarmaco, a prescindere dalle dimensioni delle molecole che lo compongono e quindi ulteriori classificazioni potrebbero creare confusione. No, non è ancora registrato e, al momento, stiamo verificando se l'industria può essere interessata a valorizzare questo processo innovativo".
Questo prodotto potrebbe avere efficace anche nei confronti di altri batteri dannosi al pomodoro?
"Crediamo di sì, e abbiamo già programmato differenti sperimentazioni in proposito. L'attività combinata (antimicrobica, elicitrice, miglior veicolazione e con rilascio controllato) delle molecole di origine naturale da noi utilizzate hanno dimostrato la loro totale bicompatibilità con le piante di pomodoro (fotosintesi, sviluppo fogliare, produzione) e, unitamente alla spiccata attività antimicrobica, in grado di attivare le difese immunitarie della pianta, e pertanto è presumibile che possano risultare efficaci anche nei confronti di altri batteri dannosi per la filiera del pomodoro".
E potrebbe essere efficace anche su altri batteri patogeni di altre piante, magari del genere Pseudomonas?
"Abbiamo già programmato differenti sperimentazioni per valutare l'attività di questo agrofarmaco biologico nei confronti di differenti batteri fitopatogeni sia su colture erbacee, sia arboree, e non solo del genere Pseudomonas".