Riassunto analitico
La coltivazione del riso, diffusa nelle aree geografiche di quasi tutto il mondo grazie alla sua ampia versatilità, ricopre un ruolo sempre più rilevante dovuto all’importanza nutrizionale del cereale, alimento base per circa la metà della popolazione mondiale. Le sue cariossidi vengono generalmente seminate ricoperte dal loro strato esterno chiamato “glumella”, il quale riveste completamente il seme e funge da protezione nei confronti dell’ambiente e dei patogeni presenti nella risaia.
Questo rivestimento naturale, però, rappresenta anche un potenziale veicolo per la contaminazione biologica, soprattutto da parte di nematodi, ostacolando, così, la crescita della pianta fino a portarla alla morte. Per ovviare a questo problema con gravi ripercussioni in termini di resa e di perdite economiche, è stato impiegato riso deglumellato, nonostante sia maggiormente sensibile ed esposto a svariati pericoli fisici e biologici.
È proprio in risposta a questa condizione che sono state studiate e sviluppate molteplici applicazioni di coating, in grado di aderire ai semi come sostituti della glumella, ricoprendone completamente la superficie esterna, integrati con principi attivi con finalità protettive nei confronti delle cariossidi.
In questa tesi, è stata testata l’applicazione di miscele di coating biodegradabili su riso deglumellato, costituite da polimeri con funzione di plastificanti, addensanti, antifungini e ormoni naturali. In particolare, è stata valutata l’efficacia della sinergia tra acido gibberellico e acido fenilacetico, due ormoni fitostimolanti, con lo scopo di favorire e accelerare la crescita germinativa del riso. Il coating è stato applicato con la tecnica del “pan coating”, in modo tale da ottenere un rivestimento omogeneo e sottile su tutte le cariossidi trattate.
Per quanto riguarda gli ormoni naturali esogeni, risultati preliminari in vitro hanno evidenziato la possibilità di impiego di combinazioni di fitostimolanti naturali, al fine di migliorare il vigore germinativo apicale e radicale del riso durante i primi giorni di semina. Tuttavia, i rispettivi risultati in vivo non sono stati equiparabili, molto probabilmente a causa della contaminazione da parte di agenti biologici intrinseci del terreno di semina e dell’ipotetica diversità comportamentale dell’acido fenilacetico rispetto alle condizioni in vitro.
Inoltre, sono stati testati in vitro anche sei antifungini naturali, quali olio essenziale di cannella e citronella, concentrato d’aglio, isotiocianato di allile, Yucca schidigera e borace, da integrare successivamente alla formulazione del coating e da impiegare in futuro come sostituti degli anticrittogamici sintetici.
L’olio essenziale di cannella ha riportato i migliori risultati, promettenti già a basse concentrazioni (0,25 g/100 mL), inibendo lo sviluppo dei principali funghi patogeni del riso. L’unico antifungino rivelatosi inefficace anche ad elevate concentrazioni è stato la Yucca schidigera.
I risultati ottenuti hanno evidenziato molti aspetti rilevanti, come la formulazione di un coating biodegradabile, sostenibile nei confronti dell’ambiente, integrato con fitostimolanti naturali e performanti già a concentrazioni veramente minime. Così come l’impiego di molecole naturali antifungine rappresenta una valida alternativa agli antifungini chimici, ancora ampiamente impiegati in ambito agricolo nonostante le conseguenze negative ad essi associate, soprattutto in termini di eco-compatibilità. Tuttavia, alcuni elementi sono ancora da sviluppare e da trattare in modo più approfondito per poter essere effettivamente applicati in campo, nell’ottica di un’agricoltura futura più sostenibile, facendo convergere le condizioni di laboratorio con quelle in campo.
|
Abstract
Rice cultivation, almost worldwide diffused thanks to its wide versatility, plays an increasingly relevant role due to the nutritional importance of the cereal, as a staple food for about half the world population.
Its kernels are generally sown covered by their external layer, called husk, which completely encloses the seed and works as a protection against the environment and against the pathogens present in the paddy field.
However, this natural cover represents a potential carrier for the biological contamination, mainly by the nematodes, impairing, in this way, the growth of the plant even bringing it to death. To avoid this problem with heavy repercussions in term of yield and economical losses, the rice has been applied without the presence of the husk, although it results to be more sensitive and exposed to several physical and biological hazards.
It is in response to this condition that several coating applications have been studied and developed: they have to adhere to the seeds as substitutes of the natural husk, covering the external surface completely. Being integrated with active principles, coatings have the aim to protect the kernels.
In this thesis, the application of several biodegradable-coating blends on dehusked rice has been tested, constituted by polymers working as plasticizers, thickeners and natural hormones. In particular, it has been evaluated the effectiveness of the synergy between gibberellic acid and phenylacetic acid, two phytostimulating hormones with the aim of favouring and speeding up the germinative growth of the rice. The coating has been applied with the so called “pan-coating” technique, so to obtain an homogeneous and thin coverage on the whole treated kernels.
For what concerns the natural exogenous hormones, preliminary results in vitro highlighted the possibility to apply combination of natural phytostimulants, in order to improve the apical and radical germinative vigor of the rice, during the first days of sowing. However, the relative results in vivo were not comparable, most probably due to the contamination of intrinsic biological aspects of the sowing soul and of the hypothetical behavioral difference of the phenylacetic acid with respect to the vitro conditions.
Six natural antifungals, such as essential oil of cinnamon and lemongrass, concentrated garlic, allyl isothiocyanate, Yucca schidigera and borax, have been tested in vitro as well, to be further integrated with the base coating formulation and to be later applied as substitutes of the synthetic fungicides.
The essential oil of cinnamon reported the best results, promising already at low concentrations (0,25 g/100 mL), inhibiting the development of the main rice’s pathogenic fungi. The only one which revealed to be ineffective also at high concentrations was the Yucca schidigera.
The obtained results highlighted several relevant aspects, such as the formulation of a biodegradable coating, environmental friendly, integrated with natural phytostimulants and already performing at very low concentrations. In the same way, the application of antifungal natural molecules appeared as a valid alternative to the chemical antifungals, still widely employed in the agricultural field, although the negative consequences to them associated, mainly in term of eco-compatibility.
Nevertheless, some elements are still to be developed and to be treated more profoundly, in order to be effectively applied in field in an optic of a more sustainable agriculture, by converging the laboratory conditions with the in field ones.
|
