Allelopatia

Schede tecniche - Adventices, Protezione contro insetti e parassiti, Produttività

Cooperazione Bioerbicidi Biofumigazione Gestione delle infestanti Diserbo tramite controllo colturale

Le diverse vie di rilascio e gli effetti delle sostanze allelocchimiche, Z Zhang et al., 2020

L’allelopatia è l’insieme delle interazioni biochimiche realizzate dalle piante tra loro, o con i microrganismi.

Definizione

L’origine della parola deriva dal greco allelo (“l’un l’altro”) e pathos (“sofferenza”, “affetto”). Così, questa etimologia implica che queste interazioni siano negative: competizione per le risorse, meccanismi di difesa. Il significato attuale dell’allelopatia include anche interazioni positive, come i fenomeni di cooperazione o la stimolazione dei microrganismi. Queste interazioni avvengono tramite composti detti allelochimici, rilasciati dalla pianta nel suo ambiente. Più spesso, questi composti sono metaboliti secondari e appartengono a famiglie biochimiche molto varie.

Principi

I composti chimici coinvolti nell’allelopatia possono essere rilasciati da tre vie nella pianta:

• le radici (esudazione)
• le parti aeree (lisciviazione o volatilizzazione)
• la decomposizione dei residui della pianta morta

Vie di rilascio dei composti allelopatici secondo Kobayashi, (2004).

L’allelopatia è principalmente riconosciuta per il suo interesse nella gestione delle infestanti dei campi (effetto inibitore sulla crescita delle infestanti). È utilizzata nelle rotazioni delle colture, sia in sovescio con i coperte vegetali sia in coltura con la pacciamatura, o anche tramite bioerbicidi. In una prospettiva di conduzione agroecologica delle colture, l’allelopatia è particolarmente interessante perché permette di limitare gli interventi di diserbo, e talvolta potrebbe anche avere un ruolo nella lotta contro parassiti e agenti fitopatogeni (pratica della biofumigazione).

Sostanze allelochimiche

Per tipi

Le sostanze allelochimiche conducono a interazioni tra individui di specie diverse, sono sostanze inter-specifiche. Si distinguono le allomone, le kairomone e le sinomone.

• Allomone : Si chiama allomone una sostanza prodotta da un essere vivente che interagisce con un altro essere vivente di specie diversa, a vantaggio della specie emittente.

• Kairomone : È una sostanza prodotta da un essere vivente che interagisce con un altro essere vivente di specie diversa, a vantaggio della specie ricevente.

• Sinomone : Si chiama sinomone una sostanza prodotta da un essere vivente che interagisce con un altro essere vivente di specie diversa, a vantaggio reciproco della specie emittente e della specie ricevente.

Per famiglie chimiche

Le molecole allelochimiche sono principalmente:

• acidi fenolici, che possono perturbare l’assorbimento minerale da parte della pianta
• chinoni, che possono agire sull’espressione genica degli individui bersaglio
• terpeni, noti per inibire la crescita di alcune piante tramite l’inattivazione di enzimi di crescita.

Esempi di piante allelopatiche

Il noce (Juglans nigra): rilascia una sostanza chiamata juglone, principalmente dalle radici, che inibisce la crescita di molte altre piante, in particolare le colture di pomodori, patate e alcune verdure.

L’eucalipto (genere Eucalyptus): le sue foglie contengono oli essenziali allelopatici che, decomponendosi, possono limitare la germinazione delle piante vicine.

Il riz : alcune varietà di riso producono sostanze allelochimiche che possono impedire la crescita delle infestanti nelle risaie.

L’ail (Allium sativum): rilascia composti allelochimici che possono inibire alcune erbe indesiderate e limitare le malattie nel suolo.

Applicazioni in agricoltura

Biofumigation e glucosinolati

I glucosinolati sono metaboliti secondari glucidici solforati prodotti principalmente dalle piante dell’ordine delle Capparales, tra cui le crucifere (Brassicacea).

Esempi di servizi e disservizi forniti dalle colture intermedie di crucifere su una vasta gamma di patogeni e ausiliari, CA Occitanie, 2018

Le crucifere note per realizzare la biofumigazione

• Senape bruna (Brassica juncea): sembra avere l’azione allelopatica più potente. Contiene alte concentrazioni di glucosinolati attivi, producendo isotiocianati (ITC) volatili ad azione rapida dalle parti aeree e dalle radici. Test in vitro hanno mostrato la capacità dei residui di senape bruna di inibire la crescita miceliale di Aphanomyces euteiches, un fungo patogeno del pisello.

→ Consultare la scheda tecnica Impiantare colture intermedie ad effetto allelopatico per maggiori dettagli sulla senape bruna e il suo uso in campo.

• Colza (Brassica napus): è frequentemente citato per le sue proprietà "sanificanti" dovute ai glucosinolati presenti nei semi e nelle parti vegetative. I suoi residui di coltura possono contribuire alla biofumigazione rilasciando ITC ad azione rapida e lenta, rispettivamente dalle parti aeree e dalle radici. Tuttavia, a maturità, le parti vegetative del colza contengono concentrazioni molto basse di glucosinolati attivi.
• Senape bianca' (Sinapis alba): contiene concentrazioni totali di glucosinolati inferiori rispetto al colza e alla senape bruna, conferendole un potenziale allelopatico meno significativo. Produce ITC meno volatili rispetto al colza, suggerendo un’azione più lenta. I residui di senape bianca potrebbero rallentare la crescita miceliale di Aphanomyces euteiches.
• Senape nera (Brassica nigra): è una crucifera potenzialmente promettente per un effetto sul piétin-échaudage del grano, grazie alla sua composizione in glucosinolati.

L’allelopatia delle infestanti sulle piante coltivate

• La avena selvatica (Avena fatua) riduce significativamente la crescita delle foglie e delle radici del grano grazie ai suoi esudati radicali.

• La avena nera (Avena strigosa) ha dimostrato un effetto depressivo sulla crescita di varie infestanti, in particolare una riduzione della biomassa e della copertura.

L’allelopatia delle piante coltivate sulle infestanti

• Il girasole (Helianthus annuus) ha un forte potenziale allelopatico su molte infestanti, sulla germinazione e crescita della senape bianca (Leather, 1983).

• La artemisia annuale (Artemisia annua) produce artemisinina, una molecola con proprietà fitotossiche comprovate, che inibisce la crescita delle erbe infestanti, sia in laboratorio che in campo.

L’allelopatia delle piante coltivate su altre piante coltivate

Può derivare dagli effetti dei residui di coltura in superficie o interrati nel suolo, dalla rotazione delle colture, dalle pratiche colturali, ecc.

La erba medica (Medicago saliva L.) è autotossica e allelopatica, l’altezza e il peso fresco dell’erba medica sono inferiori su un suolo proveniente da un campo di erba medica rispetto a un suolo proveniente da un campo di sorgo. I composti allelochimici nel suolo sotto erba medica sono implicati nell’inibizione della crescita.

Gli estratti acquosi di residui di riso (Oryza sativa) in decomposizione nel suolo inibiscono la crescita della radichetta della lattuga

Effetti insetticidi

Devakumar e Parmar, (1993), hanno scoperto che più di 300 piante sono capaci di ridurre un gran numero di insetti. In Marocco, Fahad et al., (2012) hanno realizzato uno studio sull’effetto insetticida degli esudati radicali di Mandragora autumnalis Bertol (mandragora), su Ceratitis capitata. L’alta concentrazione degli estratti acquosi ed etanolici delle radici di mandragora (30g/20ml e 20g/ml), provoca alterazioni a livello del sistema digestivo, traducendosi in un gonfiore dell’addome con blocco delle feci all’altezza dell’ano, che induce la morte di Ceratitis capitata.

Effetti nematicidi

Le crucifere (Brassicacea) sono note per avere un effetto nematicida durante la loro decomposizione. Questa decomposizione libera isotiocianati biocidi che, sotto l’azione dell’enzima mirosinasi, agiscono sui nematodi parassiti.

Limiti

Sebbene l’allelopatia presenti un potenziale promettente per la gestione delle colture, la sua applicazione su larga scala in agricoltura si scontra con diversi limiti.

• In condizioni reali, è estremamente difficile separare gli effetti allelopatici dagli effetti della competizione per le risorse. I due fenomeni interagiscono e influenzano la crescita delle piante, rendendo difficile isolare l’impatto specifico dell’allelopatia.
• La diversità delle molecole allelopatiche prodotte, i livelli di concentrazione di queste molecole a seconda delle specie e delle cultivar, e la sensibilità degli agenti patogeni a queste molecole rendono difficile la previsione e la generalizzazione degli effetti allelopatici.
• I fattori ambientali come il clima, il tipo di suolo e le pratiche colturali influenzano fortemente l’espressione dell’allelopatia. Per esempio, la tessitura del suolo, il pH, la materia organica e i livelli di azoto possono influenzare la ritenzione e la degradazione dei composti allelopatici.
• L’allelopatia non si limita a un’interazione pianta-pianta, coinvolge anche i microrganismi del suolo. I composti allelopatici possono influenzare non solo gli agenti patogeni bersaglio, ma anche i microrganismi benefici, il che può avere conseguenze impreviste sulla salute del suolo. È essenziale valutare l’impatto globale delle pratiche allelopatiche sull’ecosistema del suolo. Sono necessarie ulteriori ricerche per identificare i composti allelopatici specifici, i loro meccanismi d’azione, la loro persistenza nel suolo e il loro impatto sui diversi organismi del suolo.