L’applicazione fogliare combinata di Zn e Fe aumenta le concentrazioni di micronutrienti nei cereali e allevia lo stress idrico in diverse specie di grano e livelli ploidali

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 20328 (2022) Citare questo articolo

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Questo studio mirava ad esaminare la reazione di diverse specie di grano con diversi livelli di ploidia all'applicazione fogliare di zinco (Zn) e ferro (Fe) in diversi regimi idrici. Trentacinque genotipi di grano, tra cui diciannove tetraploidi di dieci specie diverse, dieci esaploidi di cinque specie e sei diploidi di tre specie, sono stati valutati sul campo in due regimi di umidità con i seguenti quattro trattamenti: controllo, applicazione fogliare di Zn, applicazione fogliare di Fe. applicazione e applicazione fogliare di Zn + Fe. Gli esperimenti sono stati condotti secondo uno schema a diagramma diviso in un disegno a blocchi completo randomizzato con due repliche in ciascun regime di umidità. Lo stress idrico ha influenzato negativamente tutti i tratti misurati, ad eccezione del contenuto di Zn e Fe dei cereali. L’applicazione fogliare combinata di Zn + Fe ha aumentato significativamente la resa e ha alleviato la riduzione della resa causata dallo stress idrico. L’applicazione di Zn e Fe ha aumentato significativamente il contenuto di micronutrienti nei cereali in entrambe le condizioni di umidità. Le specie tetra ed esaploidi hanno prodotto quasi quattro volte più cereali delle specie diploidi non migliorate e sono state meno colpite dallo stress idrico. Tutti i livelli di ploidia hanno risposto in modo quasi simile ai trattamenti con Zn e Fe, e l’applicazione combinata è risultata efficace quanto ciascun elemento separatamente. Il massimo aumento della resa in risposta all’applicazione combinata di Zn + Fe nelle due condizioni di umidità e il più alto contenuto di Zn nel grano in risposta all’applicazione di Zn in condizioni di stress idrico sono stati osservati nel grano esaploide. L'applicazione fogliare combinata di Zn e Fe aumenta lo Zn e il Fe del grano e allevia gli effetti negativi dello stress idrico su tutti i livelli di ploidia del grano, rendendo la biofortificazione economicamente vantaggiosa.

A livello globale, il grano occupa un posto centrale nella nutrizione umana e la sua resa in cereali è stata continuamente migliorata grazie agli sforzi di selezione e gestione negli ultimi decenni1. Tuttavia, il miglioramento della resa è stato associato a un sostanziale calo del contenuto di proteine ​​e minerali del grano, in particolare di micronutrienti come zinco (Zn) e ferro (Fe)2,3.

In generale, i chicchi delle cultivar di grano commerciali contengono 20-35 mg/kg di Zn e Fe4,5, valori inadeguati per la dieta umana che costituisce il grano come fonte primaria di minerali essenziali6. Oltre ai fattori vegetali, quasi la metà dei terreni coltivati ​​a cereali sono globalmente terreni con concentrazioni inadeguate di Zn disponibile (cioè Zn chimicamente solubile) che causano ulteriormente una riduzione della concentrazione di Zn nei cereali7. La carenza alimentare di Zn e Fe è stata associata a diversi problemi di salute come crescita stentata, anemia, funzione immunitaria depressa, funzione cerebrale, disturbi dello sviluppo e vulnerabilità a malattie infettive mortali dovute a disfunzione immunitaria, soprattutto nei bambini6.

Tra le strategie per combattere tali carenze c’è la biofortificazione, che aumenta il contenuto di nutrienti minerali nelle colture, sia mediante pratiche agronomiche come la fertilizzazione che la manipolazione genetica per ottenere cultivar con maggiori capacità di assorbimento e accumulo di minerali8. Le attività di miglioramento delle colture per il grano denso Zn/Fe si concentrano innanzitutto sull’esplorazione della diversità genetica disponibile per Fe e Zn6. Per identificare la variabilità utile per la biofortificazione genetica, è stata posta enfasi sullo screening di specie progenitrici tra cui Triticum monococcum L., T. turgidum L. ssp. dicoccoides (Körn. ex Asch. et Graebn.) Thell., Triticum turgidum L. ssp. dicoccum (Schrank) Thell., T. aestivum ssp. spelta e Ae. tauschii9,10.

In generale, i fertilizzanti micronutrienti vengono applicati al terreno o spruzzati sul fogliame11,12 e migliorano efficacemente la concentrazione nei chicchi di grano4. Tuttavia, gli studi hanno dimostrato che l’applicazione fogliare è più efficace dell’applicazione al suolo13,14. Per il Fe, è stato dimostrato che Fe-EDTA sembrava essere il fertilizzante meglio applicato per aumentare le concentrazioni di Fe nei cereali15, principalmente perché il Fe viene rapidamente convertito in forme non disponibili quando applicato a terreni che vanno dal pH neutro a quello alcalino, e la mobilità del Fe nel floema è povero e ulteriormente ridotto dai chelati endogeni16.