Un po’ di glucosio contro gli stress delle piante

Si stima che lo stress abiotico sia la causa principale di più del 50% di perdite di raccolto in tutto il mondo (Cramer et al. 2011).
Le piante, come organismi a mobilità limitata in un ambiente in continua evoluzione, sono inevitabilmente soggette all’azione di una vasta gamma di stress biotici e abiotici (attacchi di agenti patogeni,  salinità del suolo,  siccità, cambiamenti di temperatura, radiazioni UV, metalli, ecc.) che influiscono negativamente sia sulla resa che sulla qualità delle colture. Una delle ragioni principali di tutto questo è il danno ossidativo prodotto dall'accumulo di specie reattive dell'ossigeno (ROS).
In condizioni fisiologiche ottimali i ROS, come il superossido (O2-), il perossido di idrogeno (H2O2), il radicale ossidrile (·OH) e l'ossigeno di singoletto (1O2), sono costantemente sintetizzati come sottoprodotti del metabolismo aerobico nei cloroplasti, nei mitocondri e nei perossisomi; altre fonti, spesso trascurate, di produzione di ROS nelle cellule vegetali sono la membrana plasmatica, la parete cellulare, il citosol, il reticolo endoplasmatico e il vacuolo.
Nel corso degli anni è stato verificato un duplice ruolo per i ROS, come composti tossici o come molecole segnale nelle piante (Mittler et al. 2004; Møller & Sweetlove 2010). L'aumento dell'accumulo di ROS che si verifica nelle piante stressate è dovuto a una interruzione dell’equilibrio tra produzione e “rimozione” (evitamento e scavenging) di questi nelle cellule.
Mentre l’eccesso di ROS è ritenuto pericoloso poiché possono provocare l'ossidazione dei lipidi, proteine e acidi nucleici, in alcuni casi essi agiscono come segnali che attivano le vie di difesa o di acclimatazione delle piante a situazioni di stress.
La ricerca sta verificando la possibilità di utilizzare il concetto di "zucchero come antiossidante", poiché risulta sempre più evidente che gli zuccheri, specialmente quelli che interagiscono con le membrane, possono comportarsi come veri e propri “spazzini” di ROS nelle piante (Van den Ende & Valluru, 2010; Peshev & Van den Ende, 2013).
Uno degli zuccheri maggiormente indagato è il glucosio. I cinesi conoscono bene l’azione di protezione di questo contro il freddo, e ogni anno, all'inizio della primavera nella Cina settentrionale, il glucosio e altri tipi di zuccheri vengono applicati alle soluzioni impollinanti per proteggere i fiori e i giovani frutti degli alberi da frutto dai danni delle basse temperature.
Diversi studi suggeriscono che il glucosio potrebbe indurre una maggiore resistenza delle piante superiori agli stress abiotici. Hu et al. (2012) hanno verificato che applicazioni di questo monosaccaride proteggono dal danno ossidativo piantine di grano sottoposte a stress salino. Huang et al. (2015) hanno ulteriormente studiato che applicazioni di 30 mmol L−1 di glucosio possono migliorare l'ultrastruttura del cloroplasto e la tolleranza al calore di piantine di cetriolo aumentando gli antiossidanti e reprimendo l'accumulo di specie reattive dell'ossigeno (ROS).
In particolare, le sperimentazioni effettuate su cetriolo (Siguang Ma et al., 2020) hanno dimostrato come applicazioni fogliari di 100 mmol L−1 di glucosio riducono efficacemente lo stress imputabile al sale. L'integrazione esogena di glucosio diminuisce notevolmente la concentrazione di malondialdeide (target citotossico) e regola la produzione di radicali superossido (O2−), che possono accumularsi eccessivamente nelle foglie dei cetrioli sotto stress da salinità. Inoltre, il glucosio intensifica significativamente l'attività degli enzimi antiossidanti come la superossido-dismutasi, la perossidasi, la catalasi e l'ascorbato perossidasi, regolando l'espressione dei geni che li codificano, mitigando così i danni da ossidazione dovuti alla salinità. Il trattamento con glucosio ha aumentato notevolmente anche l'attività della nitratoreduttasi e della nitritoreduttasi nelle foglie di cetriolo stressate dalla soluzione salina, probabilmente modulando l'espressione dei geni che codificano i principali enzimi del metabolismo dell'azoto. Il glucosio facilita quindi la conversione dell'azoto ammoniacale in amminoacidi e proteine.
Questi risultati suggeriscono che il glucosio esogeno può attenuare l'inibizione della crescita indotta dalla salinità regolando la capacità antiossidante e il metabolismo dell'azoto, migliorando così la crescita delle piante e la tolleranza al sale.
Questa analisi di alcune sperimentazioni vuole solo proporre ulteriori studi e verifiche in laboratorio e/o in pieno campo su colture diverse e in situazioni di stress complesse.