Le piante hanno bisogno di iodio, un elemento recentemente riconosciuto come un nutriente benefico per le colture.
Iodio,
"Lo iodio dovrebbe essere considerato un nutriente vegetale". Questa è la principale conclusione di un documento scientifico pubblicato nel settembre 2020 da un gruppo di ricercatori. dall'Italia. Lo iodio è riconosciuto come un elemento essenziale per la salute degli esseri umani e degli animali da allevamento e ora è stato scoperto che anche le piante hanno bisogno di iodio, in una dose micro-molare. nella soluzione del suolo. Per la prima volta è stata descritta la presenza naturale di proteine iodate nelle piante superiori e sono state identificate 82 proteine iodate. Sulla base di studi fenotipici, genomici e proteomici, è stato dimostrato che le piante hanno bisogno di iodio per la crescita delle foglie e delle radici, per un'efficiente fotosintesi (il processo di conversione della luce solare in energia chimica nella foglia), per una fioritura tempestiva, per una maggiore produzione di semi e per l'attivazione di un sistema di allarme precoce che difende la pianta dai danni da stress abiotici e biotici. Nelle aree in cui il suolo e l'acqua sono naturalmente poveri di iodio, la carenza di iodio può provocare una perdita di resa delle colture e una diminuzione della qualità dei frutti. Per fornire questo elemento in modo semplice e sicuro, con la giusta fonte, dose e tempistica, esistono prodotti commerciali che combinano lo iodio e il nitrato di potassio in un unico fertilizzante specializzato, poiché la richiesta di iodio da parte della pianta è ben sincronizzata con le tipiche applicazioni di nitrato di potassio come fonte di potassio nelle soluzioni del terreno.
Lo iodio è un nutriente minerale necessario per le piante.
Gli elementi attualmente considerati nutrienti essenziali per le piante sono C, H, O, N, P, K (nutrienti primari), Ca, Mg, S (nutrienti secondari) e Fe, Zn, Cu, Mn, B, Cl, Mo, Co e Ni (micronutrienti). Questo elenco di nutrienti vegetali noti può ora essere ampliato con l'elemento iodio, il primo micronutriente aggiunto dopo l'aggiunta del Ni nel 1987. In Italia, il Prof. Pierdomenico Perata, la Dott.ssa Claudia Kiferle e il suo team e la Dott.ssa Claudia Kiferle e il loro team stanno lavorando a un nuovo progetto. Claudia Kiferle, il suo team della Scuola Universitaria Superiore Sant'Anna di Pisa e gli scienziati legati al Consiglio Nazionale delle Ricerche di Napoli hanno pubblicato questa nuova importante scoperta: le piante legano lo iodio a 82 diverse proteine con funzioni in importanti processi biologici, come la proteina Rubisco per un'efficiente fotosintesi nelle foglie, o gli enzimi perossidasi che difendono la pianta dagli stress abiotici e biotici e l'enzima ATPasi, necessario per fornire energia per la crescita delle piante e il trasporto dei nutrienti. Una carenza di iodio nella pianta può portare a una perdita di resa, analogamente a quanto accade se la pianta è carente di qualsiasi altro micronutriente. Per una produzione ottimale, è necessario applicare una dose adeguata di iodio.
Che cos'è lo iodio
Lo iodio è un elemento della tavola periodica con simbolo I e numero atomico 53. Lo iodio è un alogeno, un elemento classificato nello stesso gruppo del cloro (Cl) e del bromo (Br). Gli alogeni reagiscono facilmente con metalli come il sodio o il potassio. Alcuni esempi sono il cloruro di sodio (sale da cucina, NaCl) o lo ioduro di potassio (KI) che viene aggiunto al sale per produrre sale da cucina iodato per la salute umana.
Dove lo iodio è presente in natura
Lo iodio è presente ovunque, ma solo in piccole quantità. La quantità maggiore di iodio si trova negli oceani, con una concentrazione media di 0,5 micro-moli di iodio per litro di acqua marina. Al contrario, la pioggia, le soluzioni del suolo e l'acqua di irrigazione contengono concentrazioni inferiori(meno di 0,2 micro moli per litro). Inoltre, in genere, meno del 10% dello iodio totale presente nel terreno è disponibile per l'assorbimento da parte delle piante. Nell'uomo e negli animali da allevamento disturbi come il gozzo e l'ipotiroidismo sono causati dalla carenza di iodio, che altera la funzione tiroidea.
Il gozzo endemico e il cretinismo nelle regioni degli altipiani e della giungla amazzonica sono stati riconosciuti nella storia del Perù, a causa della permanente carenza naturale di iodio in questi terreni e piante.
Le ricerche iniziate negli anni '60 dimostrano la persistenza di una grave carenza di iodio e che questa carenza è causa di danni cerebrali evitabili. Nel 1983 è stato creato un programma per il controllo dei disturbi da carenza di iodio per la popolazione peruviana, che è stato pienamente attuato nel 1986 e nel 1998 il 90% delle famiglie aveva accesso al sale iodato.
Le piante possono assorbire e accumulare lo iodio.
È noto da tempo che le piante possono assorbire lo iodio dalle radici e immagazzinarlo nelle foglie e nei frutti. In molti studi precedenti sono stati osservati i benefici di un'integrazione di piccole quantità di iodio per la crescita delle piante e la loro resistenza allo stress. I ricercatori italiani (Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa) sono giunti alla stessa conclusione dopo aver esaminato tutte le prove pubblicate in precedenza: le piante possono accumulare iodio perché è utile per la loro crescita, per il metabolismo dell'azoto, per la resistenza allo stress da salinità nella soluzione radicale e, in particolare, per la produzione di antiossidanti da parte della pianta. Come per altri micronutrienti, è molto importante fornire la dose corretta (né troppo poca né troppo) del nutriente.
È inoltre importante fornire la forma corretta di iodio. Ad esempio, lo iodio presente nei disinfettanti (iodio libero, I2 e I-ioduro) può avere effetti nocivi a dosi inferiori rispetto ad altre forme di iodio.
Perché lo iodio è necessario alle piante
Nonostante i benefici pubblicati dello iodio applicato al giusto dosaggio, il ruolo dello iodio come nutriente delle piante non ha ricevuto l'attenzione che merita da parte della comunità scientifica. Fino ad oggi. Un articolo pubblicato di recente descrive una serie di esperimenti. Questi esperimenti sono stati condotti da un gruppo di scienziati di Pisa, in Italia, e dimostrano come le piante abbiano bisogno dello iodio.
Per questi esperimenti è stata utilizzata come pianta modello l'Arabidopsis thaliana. Questa pianta cresce velocemente in laboratorio (solo sei settimane da seme a seme) e tutte le conoscenze sulla genetica e sul metabolismo sono condivise online da scienziati di tutto il mondo.
Le piante contengono sempre un po' di iodio, che si trova in piccole concentrazioni nell'aria e nell'acqua. Infatti, lo iodio viene aggiunto a un terreno di coltura noto per studiare la fisiologia vegetale dell'Arabidopsis. Per studiare l'effetto della carenza di iodio sull'Arabidopsis, l'acqua per preparare la soluzione del terreno è stata demineralizzata mediante osmosi inversa e sono stati utilizzati prodotti chimici ultrapuri per preparare la soluzione nutritiva.
Senza l'applicazione deliberata di iodio, la crescita e la fioritura delle piante erano molto più lente rispetto alle piante a cui erano state somministrate 0,2 o 10 micro-moli di iodio per litro. L'applicazione di iodio a concentrazioni micro-molari ha aumentato la crescita di radici e germogli, la produzione di semi e la fioritura precoce.
Per scoprire perché la crescita delle piante viene compromessa dall'uso di soluzioni di terreno prive di iodio, è stata analizzata la risposta genetica della pianta alla presenza o all'assenza di iodio nella soluzione di terreno. I trattamenti con lo iodio hanno regolato in modo specifico l'espressione di diversi geni coinvolti nella fotosintesi, nella via di risposta allo stress dell'acido salicilico (SA), nella risposta ormonale della pianta, nella segnalazione del Ca2+ e nella difesa della pianta dagli attacchi dei patogeni. La combinazione di questi processi conferma le osservazioni pubblicate in precedenza secondo cui lo iodio aiuta le piante a prevenire i danni da stress biotici e abiotici.
Per verificare se la risposta nella crescita delle piante e nell'espressione genica fosse unica all'aggiunta di iodio a una soluzione di terreno carente di iodio, lo stesso esperimento è stato condotto utilizzando l'alogeno che più si avvicina alla struttura atomica dello iodio: il bromo. A differenza dello iodio, né l'espressione genica né la crescita delle piante hanno risposto all'integrazione di bromo. Questo dimostra che la risposta della pianta allo iodio è unica e non può essere sostituita da un altro elemento.
Alla fine si è scoperto che lo iodio viene incorporato nelle proteine vegetali, fornendo alle piante isotopi radiomarcati di iodio recuperati nelle proteine. Queste proteine possono essere enzimi o componenti di complessi strutturali necessari per tutte le funzioni cellulari e per la collaborazione e la comunicazione con altre cellule all'interno degli organi vegetali e tra di essi.
Le proteine contenenti iodio non sono state scoperte solo nell'Arabidopsis, ma anche nel pomodoro, nel mais, nel grano e nella lattuga. Il ritrovamento di proteine contenenti iodio in famiglie di piante non correlate dimostra che queste proteine contenenti iodio sono ampiamente presenti nel regno vegetale.
Sono state identificate 82 proteine iodate per Arabidopsis thaliana utilizzando approcci bioinformatici in database proteomici indipendenti contenenti tutte le proteine vegetali studiate a livello mondiale. Nei germogli, le proteine iodate sono principalmente associate ai cloroplasti e sono funzionalmente coinvolte nei processi fotosintetici, mentre quelle nelle radici sono principalmente diversi enzimi perossidasi, importanti per la segnalazione degli stress, o correlati all'attività della perossidasi. Alcune di queste proteine sono essenziali per la crescita delle radici. Sia nelle cellule delle radici che in quelle delle foglie sono state trovate anche proteine iodate con un ruolo cruciale nel metabolismo dell'azoto, nella regolazione dei fitormoni e nella produzione di energia.
Queste scoperte aprono una nuova prospettiva su nuovi aspetti emergenti della fisiologia vegetale, soprattutto nei campi della proteomica e dell'enzimologia. Si è scoperto che gli enzimi dello iodio hanno ruoli fondamentali in funzioni di base evolutivamente conservate e questa scoperta è il primo passo che ha generato l'interesse accademico per lo iodio come fattore importante nella produzione vegetale.
Fornire una quantità sufficiente di iodio alle colture aiuta a prevenire la perdita di resa e a mantenere la qualità dei frutti.
Un corretto apporto di iodio è di diretto beneficio per gli agricoltori, in quanto migliora la resa delle colture e previene le perdite di raccolto nelle aree in cui lo iodio disponibile è insufficiente per una crescita ottimale delle piante. La carenza di iodio per le colture in Perù può essere prevista dalla concentrazione di iodio nell'acqua e nel suolo. In campioni di acqua di pozzo a Ica e Lima, sono stati riscontrati livelli compresi tra 0,05 e 0,6 micro-moli di iodio per litro. È inoltre noto che la disponibilità di iodio è generalmente bassa nel tipo di terreno che predomina nella zona (terreni sabbiosi, con poca materia organica).
Per rendere più facile e sicuro per i coltivatori l'apporto della giusta dose di iodio, è meglio che lo iodio venga applicato insieme al nitrato di potassio piuttosto che come micronutriente. Il fabbisogno di iodio della pianta è ben sincronizzato con le applicazioni tipiche di nitrato di potassio come fonte di nitrato e potassio nelle soluzioni del terreno. Il nitrato di potassio è la fonte ottimale di potassio, in quanto fornisce potassio (K) combinato con la fonte preferita di azoto: il nitrato (N-NO3). L'assorbimento di azoto nitrico favorisce l'assorbimento di cationi del terreno come potassio, calcio e magnesio.
Lo iodio è il complemento naturale del nitrato per il trasporto del calcio nella pianta, che sarà ostacolato dalla carenza di iodio. Le proteine iodate nelle radici sono coinvolte nel metabolismo energetico e nella risposta allo stress ossidativo, prevedendo un minore trasporto di calcio ai frutti in caso di carenza di iodio. Lo iodio è anche necessario alla pianta per mantenere la fotosintesi e la traspirazione fogliare. È stato osservato in una coltivazione di pomodori ciliegini ad Almeria, in Spagna, che fornendo adeguatamente iodio con nitrato di potassio, il miglioramento dell'equilibrio redox e del metabolismo energetico ha favorito il trasporto di calcio dalle radici ai frutti, con una conseguente maggiore concentrazione di calcio nei frutti. Ciò è associato a una minore probabilità di problemi di qualità legati alla carenza di calcio, come il marciume apicale, e a una maggiore conservabilità durante il trasporto. Pertanto, garantire un livello adeguato di iodio nella soluzione del terreno aiuta i coltivatori a ottenere rese ottimali con prodotti di alta qualità, soprattutto in condizioni climatiche avverse.
Per ulteriori informazioni sullo iodio: https://www.worldiodineassociation.com/elemental_chemistry
Fonte principale:Kiferle, C., Martinelli, M., Salzano, A.M., Gonzali, S., Beltrami, S., Salvadori, P.A., Hora, K., Holwerda,H.T., Scaloni, A., Perata, P. (2020) Prove di un ruolo nutrizionale dello iodio nelle piante. B ioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.09.16.300079.
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