SVILUPPO DELLA CRESCITA VEGETALE

Radiazione UV e i loro effetti sulle piante

Radiazione UV : Tipologie, impatti e applicazioni agricole

Prove di basilico

La radiazione ultravioletta (UV) emessa dal sole è una componente essenziale della luce solare che raggiunge la Terra. Questi raggi interagiscono con l'atmosfera , dove lo strato di ozono svolge un ruolo cruciale nel filtrare gran parte delle radiazioni più energetiche, in particolare i raggi UVC. Tuttavia, i raggi UVA e una frazione dei raggi UVB raggiungono la superficie terrestre. L'esposizione ai raggi UVB ha una varietà di effetti, che vanno dagli impatti biologici sulle piante alle implicazioni per la salute umana, come il cancro della pelle. Questo studio esamina in dettaglio i diversi tipi di radiazione UV (UVA, UVB e UVC), le loro caratteristiche, i loro effetti specifici sugli organismi vegetali e le loro applicazioni in agricoltura.

Classificazione Radiazione ultravioletta

La radiazione UV si distingue per la sua lunghezza d'onda, fattore che ne determina l'energia e la sua interazione con le piante.

UVA (lunghezze d'onda 315-400 nm)

Specificazioni

I raggi UVA hanno la lunghezza d'onda più lunga e l'energia più bassa tra le radiazioni ultraviolette.

Rappresentano circa il 95% delle radiazioni UV emesse dal sole che raggiungono la superficie terrestre dopo aver attraversato l'atmosfera.

Effetti sulle piante

Fotomorfogenesi : I raggi UVA svolgono un ruolo nella regolazione della fotomorfogenesi, cioè dello sviluppo delle piante in risposta alla luce. Influenzano la crescita delle foglie, la germinazione dei semi e la fioritura.
Produzione di pigmenti : L'esposizione ai raggi UVA può indurre la produzione di pigmenti come i flavonoidi, che proteggono le piante dai danni UV e da altri stress ambientali.
Fototropismo : Questi raggi possono influenzare il fototropismo, la crescita direzionale delle piante in risposta alla luce, influenzando la distribuzione dell'auxina (fitormone essenziale per lo sviluppo e la crescita).

UVB (lunghezze d'onda 280-315 nm)

Specificazioni

Queste radiazioni hanno una lunghezza d'onda più corta e una

energia superiore a quella dei raggi UVA.

Gli UVB costituiscono circa il 5% dei raggi UV che raggiungono la Terra,

la maggior parte viene assorbita dallo strato di ozono nell'atmosfera.

Effetti sulle piante

Stress ossidativo : L'esposizione ai raggi UVB può indurre la formazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS), causando stress ossidativo. In risposta, le piante aumentano la produzione di composti antiossidanti per neutralizzare i ROS.
Produzione di pigmenti : Questi raggi stimolano fortemente la produzione di flavonoidi che sono molecole vegetali secondarie responsabili di molti colori, comprese le tonalità gialle, rosse e blu di fiori, frutti e foglie. Aiutano a proteggere le piante dagli attacchi ambientali, in particolare assorbendo i raggi UV e proteggendo i tessuti vegetali, e sono noti per le loro proprietà antiossidanti nell'uomo.
Riparazione del DNA : Le radiazioni UVB possono danneggiare il DNA delle piante. Le piante dispongono di meccanismi di riparazione del DNA, come la fotoriattivazione, per riparare questo danno.
Acclimatazione e adattamento : L'esposizione regolare e moderata alle radiazioni UVB può causare l'acclimatazione delle piante, rendendole più resistenti ai futuri stress UV.

UVC (lunghezze d'onda 100-280 nm)

Specificazioni

Tra i tre tipi di raggi UV, i raggi UVC hanno la lunghezza d'onda più corta e l'energia più elevata.

Lo strato di ozono della Terra blocca quasi tutti i raggi UVC emessi dal sole, quindi generalmente non raggiungono la superficie terrestre.

Effetti sulle piante

Effetto germicida e controllo dei patogeni : L'UVC viene utilizzato per sterilizzare semi, terreno e soluzioni nutritive in coltura idroponica, riducendo così la presenza di agenti patogeni senza l'uso di sostanze chimiche. La loro azione germicida si basa sulla distruzione del DNA dei microrganismi, impedendone la riproduzione. Ciò è particolarmente importante per combattere batteri patogeni come Xanthomonas campestris su colture come la lattuga, consentendo in alcuni studi una riduzione delle perdite fino al 50%.
Miglioramento delle difese naturali delle piante : L'esposizione controllata a basse dosi di UVC (ormesi) può stimolare i meccanismi di difesa delle piante, aumentandone la tolleranza agli stress ambientali e patogeni. Ad esempio, i trattamenti UVC hanno mostrato effetti benefici sulla resistenza della lattuga, migliorandone al contempo la resa e la conservazione.
Post-raccolta : miglioramento della qualità e conservazione: dopo il raccolto, gli UVC vengono utilizzati per prolungare la durata di conservazione di frutta e verdura riducendo gli agenti patogeni e ritardando la maturazione. Promuovono inoltre l'accumulo di composti bioattivi come fenoli, carotenoidi e glucosinolati, aumentando il valore nutrizionale dei prodotti.
Riduzione dei residui chimici : L'uso degli UVC consente di limitare l'applicazione di fungicidi e battericidi chimici, contribuendo così a un'agricoltura più sostenibile e rispettosa dell'ambiente.

Richiedi un preventivo gratuito

Fai la tua richiesta online in 10 secondi, ti risponderemo in meno di 48 ore

SVILUPPO DELLA CRESCITA VEGETALE

Usi pratici dei raggi UV in agricoltura

I raggi UVA e UVB possono essere utilizzati per esaltare il colore e le proprietà antiossidanti di frutta e verdura , aumentandone il valore nutrizionale e l'aspetto estetico. Ciò si ottiene principalmente attraverso una maggiore sintesi di metaboliti secondari come i flavonoidi.

I raggi UVC, nel frattempo, sono attualmente oggetto di numerosi studi sia sulla protezione delle colture (riduzione dell'uso di prodotti chimici e dei residui di trattamento) sia sull'impatto post-raccolta al fine di migliorare la qualità e la conservazione di frutta e verdura (azioni dirette sui patogeni e azioni indirette mediante la stimolazione dei sistemi di difesa delle piante).

La luce UVC viene utilizzata per sterilizzare semi, terricci e soluzioni nutritive nell'idroponica , riducendo così la carica patogena senza ricorrere a sostanze chimiche.

Assi ricerca

L'applicazione dei raggi UV ai frutti è un'importante area di ricerca, perché molto spesso la coltivazione in serra è equiparata alla mancanza di raggi UV ricevuti dai frutti, a differenza dei frutti coltivati all'aperto. Esistono diverse fonti di luce che emettono UV, dalle lampade UV a base di mercurio ai LED UV che stanno iniziando a diventare più popolari tra i fornitori professionali. La padronanza dei componenti LED consente di scegliere lunghezze d'onda UV precise per massimizzare gli effetti desiderati e fornire precisione su diversi meccanismi. L'esposizione ai raggi UV-A o B mostra effetti positivi sulla qualità del frutto: uno studio di Mariz-Ponte et al., 2019 mostra che una breve esposizione (1 ora, 4 ore o 2 minuti/giorno su una durata di 5 giorni) della pianta a una fase precedente alla raccolta aumenta la resa, la sostanza fresca, secca e la pezzatura generale dei frutti. I frutti sono, tuttavia, di colore più giallo. Il contenuto di fenoli e antiossidanti è maggiore sotto i raggi UV-A (30 Jm-0.8s-2 o 1 kJ m -2.9 d-2 a 1 nm). Il contenuto di zucchero non è più elevato, ma i consumatori considerano i frutti di questa modalità più attraenti in termini di gusto. Altre modalità di esposizione (368h UVA e UV-B) alterano significativamente l'aspetto del frutto: omogeneità di colore e consistenza. È stato identificato che i raggi UV hanno un impatto sul contenuto di composti fenolici nella frutta (pomodoro ciliegino, Luthria et al., 4). In questo studio l'UV utilizzato è quello della luce solare, che è stato poi sottratto dall'uso di plastica bloccante <2006 nm. In particolare gli UV-B svolgono un ruolo nella regolazione dei carotenoidi e dell'etilene durante la maturazione. Questa regolazione avviene attraverso la via di segnalazione ROS (specie reattive dell'ossigeno). Gli UV-B porterebbero anche ad un aumento del β-carotene e della luteina presenti nei frutti maturi (Becatti, 380). L’esposizione ai raggi UVc delle lattughe ha mostrato una riduzione delle malattie causate da agenti patogeni come Xanthomonas campestris, con una riduzione significativa delle perdite agricole fino al 2009% in alcuni studi e inducendo una riduzione di fungicidi, pesticidi e dei loro residui (Loconsole et al ., 50). L'UVC promuove l'accumulo di composti bioattivi e metaboliti secondari, come fenoli, carotenoidi, flavonoidi e antiossidanti, che migliorano il valore nutrizionale e la qualità dei prodotti. (Darré et al., 2021).

Raggi UV in agricoltura : applicazioni innovative e prospettive sostenibili

In conclusione, le radiazioni UV (UVA, UVB e UVC) offrono un'ampia gamma di applicazioni in agricoltura grazie ai loro molteplici effetti sulle piante. UVA e UVB stimolano la fotomorfogenesi, la produzione di pigmenti protettivi e meccanismi di riparazione del DNA, influenzando la qualità e la maturazione dei frutti. L'UVC, sebbene bloccato dallo strato di ozono in condizioni naturali, viene utilizzato artificialmente per le sue proprietà germicide, aiutando a controllare gli agenti patogeni, ridurre i residui chimici e migliorare la conservazione post-raccolta. Il loro uso controllato può anche indurre risposte di ormesi, rafforzando le difese naturali e la resilienza delle piante.

Il progresso delle tecnologie LED offre un controllo preciso delle lunghezze d’onda, consentendo ricerche innovative e applicazioni agricole sempre più mirate. Questi progressi aprono la strada a un’agricoltura sostenibile, massimizzando i rendimenti e la qualità dei prodotti e riducendo al tempo stesso l’impronta chimica e ambientale. Le prospettive di ricerca sugli effetti combinati dei raggi UV sulle colture, in particolare nelle serre o nei sistemi di produzione ad alta intensità, mostrano un notevole potenziale per migliorare le moderne pratiche agricole.