Miglioramento della resa dei frutti e della tolleranza alla salinità delle piante di pomodoro fertirrigate con quantità di micronutrienti di iodio

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 14655 (2022) Citare questo articolo

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Lo iodio è un micronutriente essenziale per l’uomo, ma il suo ruolo nella fisiologia vegetale è stato dibattuto per quasi un secolo. Recentemente il suo coinvolgimento funzionale nella nutrizione delle piante e nella protezione dallo stress ha raccolto le prime evidenze sperimentali. Questo studio ha voluto esaminare in modo approfondito il coinvolgimento dello iodio nella nutrizione delle piante di pomodoro, valutandone anche il potenziale sulla tolleranza allo stress salino. A tal fine, lo iodio è stato somministrato a dosaggi efficaci per i micronutrienti a piante coltivate in diversi sistemi sperimentali (camera di crescita e serra), da sole o in presenza di uno stress NaCl-salinità lieve-moderato. Sono stati valutati la forma vegetativa delle piante, la resa e la qualità dei frutti, i parametri biochimici e l'attività trascrizionale di geni selezionati che rispondono allo stress. Nelle piante non stressate, lo iodio ha aumentato la crescita delle piante e la resa dei frutti, nonché alcuni parametri qualitativi dei frutti. In presenza di stress salino, lo iodio ha mitigato alcuni degli effetti negativi osservati, a seconda delle concentrazioni di iodio/NaCl utilizzate. Alcuni parametri del frutto e le espressioni dei geni marcatori di stress analizzati sono risultati influenzati dai trattamenti, spiegando, almeno in parte, l'aumentata tolleranza della pianta alla salinità. Questo studio riconferma quindi il coinvolgimento funzionale dello iodio nella nutrizione delle piante e offre prove a favore dell’uso di piccole quantità di esso come nutriente benefico per la produzione agricola.

Oggi, 632 milioni di ettari di terreno agricolo, corrispondenti a un quinto del suolo coltivabile mondiale, sono classificati come colpiti dal sale1. La salinità è considerata uno degli stress abiotici più importanti che minacciano la produttività agricola a causa degli effetti dannosi sulla produzione e sulla resa delle piante2. L'eccesso di sale nel terreno riduce la capacità della pianta di assorbire acqua, portando a stress osmotico e tossicità ionica per l'eccessivo accumulo di Cl− e Na+3,4. Questi a loro volta portano a una serie di effetti secondari come lo squilibrio dei nutrienti, lo stress ossidativo e l’inibizione della fotosintesi, con il conseguente rallentamento della crescita e della produzione delle piante4. L'adattamento delle piante alle condizioni saline comprende l'attivazione di diverse strategie biochimiche e fisiologiche volte a ripristinare l'omeostasi di ioni e acqua5.

Negli ultimi decenni sono stati caratterizzati nelle piante diversi componenti della tolleranza al sale, fornendo la base per lo sviluppo di varietà più tolleranti mediante selezione convenzionale o modifiche genetiche6. Tra le colture orticole, il pomodoro (Solanum lycopersicum L.) è una delle specie modello più importanti, particolarmente utile per studiare la tolleranza al sale grazie alla sua genetica ben nota e alle comode tecniche di trasformazione7,8. La fisiologia del pomodoro in condizioni saline e non saline è stata ampiamente caratterizzata. Il pomodoro è considerato "moderatamente tollerante" alla salinità per la sua capacità di regolare l'acqua e l'omeostasi ionica a livelli moderati di salinità nella zona radicale9. Tuttavia, è noto che l'esposizione ad elevate concentrazioni di sale provoca effetti negativi nella maggior parte delle cultivar in termini di germinazione dei semi, inibizione della crescita e riduzione della produttività dei frutti8. L'inibizione della crescita fogliare è stata osservata anche in piante esposte a un eccesso di salinità nella zona radicale ed è stata attribuita al ridotto turgore cellulare, alla diminuzione dell'attività fotosintetica e all'attivazione della segnalazione metabolica tra percezione dello stress e adattamento10,11,12.

La corretta fertilizzazione delle colture, e in particolare l’applicazione esogena di micronutrienti minerali, è emersa come un approccio promettente per mitigare parzialmente gli effetti negativi di diversi stress abiotici, inclusa la salinità13. Un numero crescente di studi include risultati che dimostrano che l'applicazione esogena di iodio, in dosaggi corrispondenti all'applicazione di micronutrienti, influisce positivamente sul metabolismo redox14,15 e stimola la sintesi antiossidante non enzimatica ed enzimatica, aumentando così la tolleranza a varie condizioni avverse, inclusa la salinità3,16 ,17. Tuttavia, il potenziale dello iodio nell’indurre tolleranza allo stress salino nel contesto della nutrizione delle piante è ancora poco riportato in letteratura. In uno studio con la lattuga, è stato riscontrato che l'applicazione esogena di iodio sotto forma di KIO3 aumenta l'attività dei principali enzimi disintossicanti delle specie reattive dell'ossigeno (ROS), come superossido dismutasi (SOD), ascorbato perossidasi (APX), e catalasi (CAT), aumentando così la capacità della pianta di tollerare gravi stress salini3. Risultati simili sono stati recentemente trovati nel pomodoro18, dove si è scoperto che l’applicazione fogliare di iodio migliora la capacità antiossidante delle piantine e aumenta la loro tolleranza durante l’esposizione al sale.