Composti organici volatili microbici (mVOC): diversità chimica, funzione ecologica ed impiego per una produzione agricola sostenibile

I Composti organici volatili microbici (mVOC) sono prodotti da una vasta gamma di microrganismi. Si tratta di complesse miscele di composti lipofili a basso peso molecolare, elevata pressione di vapore e bassa temperatura di ebollizione. Gli mVOC sono quindi un gruppo di molecole eterogenee appartenenti a diverse classi chimiche tra cui alcheni, alcoli, chetoni, benzenoidi, pirazine, solfuri e terpeni. Grazie a queste particolari caratteristiche, i volatili microbici sono in grado di diffondere a breve e lunga distanza, attraverso l’atmosfera, i terreni porosi del suolo e i liquidi rendendoli composti infochimici ideali per mediare le interazioni intra e interspecifiche. La letteratura scientifica ha dimostrato che i metaboliti volatili offrono un contributo nettamente maggiore nelle interazioni microbiche rispetto al contributo offerto dai metaboliti non volatili. Gli mVOC, infatti, sono spesso utilizzati da un certo numero di microrganismi come mezzo per competere e accedere alle risorse presenti nel suolo. Sebbene non siano poi così rari i casi in cui i metaboliti volatili esercitino un’azione stimolante nei confronti della crescita di determinati microrganismi, nella maggior parte dei casi si assiste ad un effetto inibitorio: per quanto riguarda i batteri si assiste spesso ad effetto battericida o batteriostatico. Il ruolo ecologico dei volatili microbici però non si limita solo a comunicazioni intra-regno; infatti, è noto che tali composti giochino un ruolo fondamentale nell’interazione inter-regno, in particolar modo nell’interazione batterio-fungo, fungo-pianta e batterio-pianta. I composti volatili microbici costituiscono una complessa interfaccia bioattiva tra piante ed una miriade di microrganismi del suolo. Alcuni di questi, comunemente definiti rizobatteri, vivono nel terreno strettamente associati alle radici delle piante da cui assorbono i ricchi essudati nutritivi. I COV prodotti da questi ultimi sono coinvolti nell’interazione con microrganismi fitopatogeni con effetti antimicrobici; e nell’interazione con piante ospiti con effetti modulatori nella crescita delle stesse. Questi composti possono mitigare gli stress e funzionare da stimolanti immunitari; inoltre regolano la crescita della pianta e la loro resistenza sistemica, fungendo anche da attrattori o repellenti per quanto riguarda insetti o fattori di stress che rappresentano una minaccia per la pianta. La produzione agricola globale è sottoposta a crescenti pressioni per fornire prodotti sufficienti ad una popolazione in crescita. Input chimici stagionali, come pesticidi e fertilizzanti sintetici, vengono applicati alle colture per migliorarne la biomassa e ridurne le perdite per via dei patogeni, sebbene se ne conoscano gli effetti collaterali economici ed ambientali. Inoltre, la sempre più alta richiesta di prodotti biologici da parte dei consumatori suggerisce la preferenza per un uso ridotto di pesticidi e fertilizzanti sintetici. Sono quindi necessarie nuove soluzioni per ridurre la dipendenza da questi input chimici stagionali e al contempo migliorare la resa delle colture. Le caratteristiche e gli effetti precedentemente discussi indicano che i composti organici volatili microbici offrono una valida alternativa all’uso di sostanze chimiche (per proteggere le piante dai patogeni e migliorarne la resa in termini di biomassa) ed una strategia economica e sostenibile per le pratiche agricole.