Chitina e suoi derivati: utilizzo in agricoltura

Chitin is the second abundant polysaccharide in the world after cellulose and every year the global turnover is ∼ 〖10〗^11tonnes. It can be predominantly found in the cell walls of fungi, in the exoskeletons of crustaceans, insects and in some algae. In addition to the structural role, chitin, its deacetylated form -chitosan- and chito oligosaccharides (COS) are important signal molecules in plant-microbe interactions. In agricultural applications, they are effective as bio-stimulant and antimicrobials, they induce abiotic and biotic plant stress tolerance, or they promote arbuscular mycorrhizal symbiosis. Thanks to their elicitorial activity, which is associated with great biodegradability and non-toxicity, the use of these molecules is spreading in agriculture as an alternative to synthetic compounds. Despite this, biological mechanisms that bring these positive effects on plants are not totally clear yet. Moreover, in literature there is no review work that collects the large number of information that over the years has appeared in magazines of very different sectors such as chemistry, agronomy and fishing industry. In addition to this, the diversity of the experimental systems (origin of the molecules, degree of acetylation and polymerization, several plant species, experiments setting) requires a comparative analysis that highlights, if possible, clearer relationships between the properties of the used molecules and the observed effects on plants. Therefore, the purpose of my thesis work was to carry out a broad-spectrum bibliographic research in order to report the several possible agricultural uses of chitin, chitosan and COS that have emerged until now. The aim is to provide a general overview of our current knowledge about this topic underlining if the different properties of the examined molecules affect their biological activity.

La chitina è il secondo polisaccaride più abbondante sulla Terra dopo la cellulosa. Ogni anno si stima che ne vengano prodotte circa 〖10〗^11 tonnellate nelle pareti cellulari dei funghi, nell'esoscheletro di insetti e crostacei e in alcune alghe. Oltre al suo ruolo strutturale, la chitina, così come la sua forma deacetilata -il chitosano - e i chitooligosaccaridi (COS) che ne derivano sono importanti molecole segnale nelle interazioni tra piante e microrganismi. Applicate su terreni agricoli, possono agire come biostimolanti, come antimicrobici, indurre resistenza agli stress sia biotici che abiotici o promuovere la simbiosi micorrizica arbuscolare. Proprio per questa elevata attività elicitoriale, associata a una totale biodegradabilità, e non tossicità, il loro utilizzo si sta diffondendo in agricoltura, in alternativa a prodotti di sintesi. Ciononostante, le basi biologiche di questa serie di effetti positivi per la salute delle piante non sono stati ancora completamente chiariti e in letteratura manca un lavoro di review che raccolga il gran numero di informazioni che negli anni sono comparse su riviste di settori molto diversi, dalla chimica all'agronomia, alla tecnologia legata all'industria della pesca. Oltre a questo, la diversità dei sistemi sperimentali (origine delle molecole, grado di acetilazione e di polimerizzazione, specie vegetali trattate, condizioni degli esperimenti) rende necessaria una analisi comparata che metta in evidenza, ove possibile, delle relazioni più chiare tra le proprietà delle molecole utilizzate e gli effetti osservati. Lo scopo del mio lavoro di tesi è stato pertanto di svolgere una ricerca bibliografica ad ampio spettro per riportare i vari possibili utilizzi in agricoltura della chitina, del chitosano e dei COS che sono emersi finora. L'obiettivo è quello di fornire un quadro generale delle conoscenze attuali eventualmente mettendo in luce se e come le differenti proprietà delle molecole prese in esame vadano ad influenzare la loro attività biologica.