Colture commerciali come l'uva, Pesche, bacche e bulbi di fiori vanno tutti dormienti in inverno, essenzialmente dormendo durante il freddo stagionale prima che riprendano a crescere, fiorisce e fruttifica nuovamente nei mesi più caldi.

Una preoccupazione fondamentale per gli agricoltori commerciali è quella di avere una crescita degli alberi buona e sincronizzata. Il problema nei climi invernali miti è che le piante non ricevono abbastanza freddo, e la ripresa della crescita si allarga con alcune gemme che non riescono nemmeno a crescere. Quando i frutteti di alberi dormienti iniziano a crescere all'incirca nello stesso momento, questo generalmente rende la cura degli alberi e la raccolta più facile e meno costosa, ma la crescita degli alberi e i suoi tempi sono controllati dalle astuzie imprevedibili del clima invernale.

Ora un gruppo di scienziati dell'Università Jazan dell'Arabia Saudita ha scoperto un nuovo modo efficace per controllare la dormienza dell'uva e di altre piante da frutto, usando plasmi high-tech per svegliarli dal sonno invernale.

Il lavoro può aiutare ad estendere la coltivazione di colture da frutto e piante ornamentali originarie dei climi temperati in parti del mondo dove gli inverni sono più miti, compresi gli Stati Uniti meridionali, Messico, Brasile, Asia del sud, Sud-est asiatico e Medio Oriente. Potrebbe anche mitigare i problemi posti dall'aumento delle temperature dovuto al riscaldamento globale in alcune parti del mondo.

Il lavoro è stato svolto da un team di scienziati composto da Habib Khemira, un orticoltore; Zaka-ul-Islam Mujahid, un fisico del plasma; e Taieb Tounekti, un fisiologo vegetale. "Si prevede che i metodi artificiali per rilasciare la dormienza diventeranno più importanti nel prossimo futuro a causa del riscaldamento globale, " disse Mujahid, che presenterà il lavoro la prossima settimana alla 71a conferenza annuale di elettronica gassosa dell'American Physical Society e alla 60a riunione annuale della divisione APS di fisica del plasma, che si svolge dal 5 al 9 novembre presso l'Oregon Convention Center di Portland.

Sebbene il metodo funzionasse in laboratorio, deve ancora essere testato sul campo e dimostrarsi commercialmente fattibile ed economicamente sostenibile a vantaggio della produzione alimentare su scala industriale.

Dormire, Forse a Bud

Mentre il freddo inverno si insinua verso i frutteti solitari, le colture sentono le notti più lunghe e le giornate più intense e si adattano diventando dormienti. A partire dall'autunno, perdono le foglie, rallentano la loro attività metabolica ed entrano in uno stato di "sonnolenza" in cui persistono durante i mesi freddi.

Le piante vengono liberate dal loro sonno di Jack Frost dal freddo dell'inverno stesso. Sentono il freddo, tieni traccia dei giorni gelidi nel cuore dell'inverno, e quando si verificheranno abbastanza di quei giorni freddi, le piante rispondono aumentando i loro processi metabolici che portano alla rottura dei germogli e alla crescita dei germogli quando arrivano i giorni più caldi della primavera.

Ma quando le piante vengono coltivate in regioni con inverni miti o il clima diventa più caldo, potrebbero non ricevere abbastanza refrigerazione per rilasciare i loro boccioli in tempo. A volte con modelli meteorologici traballanti, troverai fiori, frutti e gemme dormienti sullo stesso albero contemporaneamente. Su un intero frutteto, ciò può causare una maturazione asincrona delle colture, un risultato indesiderabile per gli agricoltori perché complica operazioni come il controllo dei parassiti e aumenta i costi di manodopera e riduce la resa.

Una delle sfide per l'agricoltura moderna è trovare modi per far crescere il numero massimo di gemme sulle piante, e portare fiori e frutti nello stesso tempo. Ciò equivarrebbe a un'area fogliare più ampia per nutrire il frutto in crescita, e ad un raccolto più grande che sarà pronto per la raccolta allo stesso tempo.

Una nuova soluzione iniziata con una discussione casuale

Il team dell'Arabia Saudita ha ottenuto un nuovo modo per ingannare le piante dalla dormienza sottoponendole a plasma, che sono speciali, piccante, gas ionizzati a volte indicati come il quarto stato della materia, accanto ai solidi, liquidi e gas ordinari. Puoi trovare plasmi nei fulmini, nuclei stellari, aurore celesti e insegne al neon della vecchia scuola.

Gli scienziati usano i plasmi per qualsiasi cosa, dall'alimentazione dei reattori per i test di fusione alla sterilizzazione degli impianti medici. Il team li ha usati specificamente per trattare le viti dormienti.

Hanno scoperto che l'esposizione al plasma provoca uno stress ossidativo all'interno della pianta, gli stessi identici segnali indotti dal freddo nelle cellule delle piante dormienti a cui le gemme rispondono al risveglio. Trattando le gemme dell'uva con i plasmi, i ricercatori hanno scoperto che potrebbero rilasciare la dormienza della pianta, e molto più velocemente del tempo e in modo più sicuro rispetto ai metodi artificiali esistenti, che si basano sull'irrorazione delle colture con prodotti chimici.

Mujahid ha detto che il lavoro è iniziato da una discussione casuale che stava avendo con il suo collega Khemira, un ricercatore senior presso il Centro per la ricerca e gli studi ambientali dell'Università di Jazan. Khemira stava descrivendo il suo lavoro sullo stress ossidativo nelle gemme d'uva, e hanno scoperto che nessuno aveva mai provato a usare i plasmi per causare stress ossidativo e liberarli dalla dormienza. Hanno subito testato l'approccio, e ha funzionato. Taieb ha analizzato i campioni e ha scoperto che in effetti il ​​trattamento al plasma ha causato uno stress ossidativo simile a quello ottenuto dal freddo naturale e dall'idrogeno cianammide.

"Alcuni dei risultati del nostro primo esperimento di successo sono stati fenomenali, e non potevamo credere che fosse vero, " ha detto Mujahid. Anche solo pochi minuti di trattamento al plasma su gemme che non hanno mai visto il freddo hanno permesso alle piante di ottenere risultati simili, se non meglio, germogliamento come hanno fatto le piante di controllo che hanno sperimentato condizioni di freddo ottimali (60 giorni di esposizione a temperature di circa 5 gradi Celsius).

Hanno testato l'approccio su diverse varietà di uva provenienti da aree diverse e hanno scoperto che funzionava in modo affidabile su tutte. Comunemente i coltivatori risolvono il problema della mancanza di refrigerazione spruzzando sugli alberi sostanze chimiche come l'idrogeno cianammide. Il problema è che l'idrogenocianamide o altre sostanze chimiche sono efficaci solo se la pianta si assicura una parte significativa del suo fabbisogno di refrigerazione dal freddo naturale. Oltretutto, l'idrogenocianamide è tossico anche per l'uomo, fauna selvatica e le piante stesse. A causa di ciò, la sostanza chimica è stata vietata in diversi paesi, disse Khemira.

Sia il nuovo, l'approccio più ecologico che utilizza i plasmi per trattare i germogli dormienti dipenderà da una serie di cose, compreso se avrebbe funzionato efficacemente sul campo così come ha funzionato in laboratorio. Deve essere testato su colture diverse dalla vite, e anche il costo dell'attrezzatura deve essere contabilizzato.

"C'è ancora molto lavoro per testare l'efficacia e la fattibilità, " Ha detto Mujahid. "Siamo in procinto di capire i parametri corretti per portarlo in campo, ma potrebbe essere in uso entro pochi anni".

Khemira ha affermato che se gli aspetti pratici verranno elaborati e il nuovo approccio si dimostrerà effettivamente commercialmente praticabile, rivoluzionerà il modo in cui coltiviamo molte colture. I ricercatori hanno richiesto un brevetto per il metodo e il sistema di somministrazione.