Effetti dell’1-metilciclopropene (1-MCP) sulla conservazione delle piante ornamentali

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L’1-metilcliclopropene (1-MCP, C4H6) è un cicloalchene antagonista dell’etilene (C2H4), impiegato per estendere la shelf-life di numerosi prodotti di origine vegetale. Ha un peso molecolare pari a 54.09 g•mol-1 ed a temperature e pressioni standard si presenta sotto forma gassosa.

La ricerca che ha portato alla scoperta delle proprietà antagoniste dell’1-MCP nei confronti dell’etilene, è stata condotta principalmente intorno alla metà degli anni ’90, presso i laboratori dei dipartimenti di Biochemistry e Horticultural Science della North Carolina State University, da Edward Sisler e Sylvia Blankenship (Blankenship e Dole, 2003). La prima formulazione commerciale è stata immessa sul mercato dalla Floralife, Inc. (Walterboro, SC) come prodotto specifico per il trattamento delle piante ornamentali. Utilizzato sotto il nome di EthylBloc®, è stato approvato dalla United States Environmental Protection Agency (EPA) nel 1999. Successivamente, la AgroFresh Inc., sussidiaria della Rohm and Haas (Spring House, PA), lo ha commercializzato come SmartFresh®, destinandolo al trattamento degli alimenti umani. Il composto commerciale è una polvere, che esplica la sua azione a seguito della diluizione in acqua, liberando l’1-MCP nell’atmosfera circostante nell’arco di 20-30 minuti a temperatura e pressione standard.

La scoperta dell’1-MCP ha avuto un impatto considerevole sull’evoluzione delle tecniche di conservazione dei tessuti vegetali ed ha fornito alla ricerca scientifica un mezzo di studio dei fenomeni legati alla maturazione ed alla senescenza (Watkins, 2006).

Si pensa che l’1-MCP esplichi la sua azione inibente andando ad occupare i recettori dell’etilene ed inserendosi nei processi fisiologici in cui è coinvolto l’ormone (Watkins, 2006). L’affinità della molecola con i siti di recezione dell’etilene è dieci volte più elevata rispetto a quest’ultimo e risulta più attiva ad una minor concentrazione, rendendola efficace anche in condizioni di conservazione in atmosfera modificata arricchita di CO2 (Blankenship e Dole, 2003). Può ridurre o sopprimere la biosintesi di etilene attraverso un’azione inibente di tipo feedback e rallentare l’intensità della respirazione dei tessuti e posticipare la senescenza dei tessuti climaterici (Vilas-Boas e Kader, 2006). In relazione alla specie trattata ha un effetto positivo sulla ritenzione di colore nei tessuti, diminuendonela perdita di luminosità (L*) e le variazioni del croma (C*) (Koukounaras e Sfakiotakis, 2007; Rocculi et al., 2009). In alcuni casi è stata osservata un’azione inibente indiretta nei confronti degli enzimi responsabili della biosintesi dei flavonoidi [fenilalanina ammonio-liasi (PAL) e calcone sintetasi (CHS)] coinvolti nell’imbrunimento dei tessuti (Saltveit, 2004; MacLean et al., 2007). L’efficacia dell’1-MCP può variare a seconda della tempistiche con cui viene somministrato (Tatsuki et al., 2007) ed in base alle modalità di trattamento (Watkins, 2006).

Chimicamente simile ad altri composti naturali, viene utilizzato a basse concentrazioni, alle quali non manifesta alcuna azione tossica. Gli studi mostrano una progressiva diminuzione del contenuto di 1-MCP nei tessuti dei prodotti trattati e la totale assenza di residui a distanza di poche ore o giorni dall’applicazione, a seconda dei casi (Blankenship e Dole, 2003). La tossicità acuta osservata sui ratti equivale ad una DL50 (dose letale 50%) per ingestione e per contatto epidermico superiore a 5000 mg•kg-1 ed una CL50 (concentrazione letale 50% ) maggiore di 2.5 mg•L-1 per 4 ore di inalazione (Muccinelli, 2004). Nel lungo termine ha effetti altamente tossici sugli organismi acquatici (sito web: Sistema Informativo Agricolo Nazionale – SIAN, 2009). Il prodotto non è irritante per la pelle, mentre lo è moderatamente per gli occhi. Non ha effetti teratogenici e mutagenici (sito web: Environmental Protection Agency – EPA, 2009).

Nel corso degli anni sono stati sperimentati composti alternativi all’1-MCP, capaci anch’essi di inibire l attività dell’etilene. Tra questi troviamo: l’anidride carbonica (CO2), il tiosolfato di argento (STS), i sostituti in posizione 1 del ciclopropene, l’aminoetossivinilglicina (AVG), il 2,5-norbornadiene (2,5-NDB) e il diazociclopentadiene (DACP). La modalità di azione di questi composti ha delle analogie con l’1-MCP, ma la loro efficacia rispetto a quest’ultimo è differente, in funzione delle specie trattate e delle concentrazioni adottate (Blankenship e Dole, 2003; Kebenei et al., 2003; Feng et al., 2004; Apelbaum et al., 2008).
 

ASPETTI INFLUENTI L’EFFICACIA DEL TRATTAMENTO CON 1-MCP

Alcune ricerche hanno rivelato l’esistenza di una relazione tra la concentrazione del trattamento, la durata e la temperatura di somministrazione, evidenziando come la bassa temperatura non sia congeniale per ottenere risultati soddisfacenti su molti prodotti. Quest’ultima è in grado di influenzare l’affinità dei tessuti vegetali all’1 MCP, probabilmente a seguito di una minore disponibilità dei recettori dell’etilene. La durata utile del trattamento è inversamente correlata alla temperatura a cui viene eseguito (Mir et al., 2001; DeEll et al., 2002), rendendo necessaria una maggiore esposizione all’1-MCP nei casi di condizionamento a bassa temperatura (Watkins, 2006). Normalmente, l’1-MCP viene utilizzato ad un intervallo di temperatura compreso tra i 20 e i 25°C ed in molti casi, un esposizione per 12-24 ore è sufficiente ad attivare una risposta completa nel prodotto (Blankenship e Dole, 2003).

Ulteriori test dimostrano che la temperatura, nonché la disponibilità di O2 nell’ambiente di conservazione e la concentrazione di 1-MCP, hanno un effetto associato sui geni ritenuti responsabili della produzione di etilene (Asif et al., 2009). Talvolta l’esposizione del tessuto vegetale alla bassa temperatura crea situazioni particolari come quella osservata su giglio ‘Stargazer’: sul fiore, l’azione dell’1-MCP risulta evidente soltanto a seguito di una conservazione refrigerata, che va stimolando la sensibilità dei tessuti all’etilene (Han e Miller, 2003).

La concentrazione attiva dell’ 1-MCP da adottare nei trattamenti varia da prodotto a prodotto e nell’ambito dello stesso è in funzione del tempo, della temperatura e del metodo di applicazione (Watkins, 2006). Sono stati condotti degli studi atti a determinare la capacità di assorbimento dell’1-MCP da parte di diversi tessuti vegetali (Choi e Huber, 2009). Dai risultati ottenuti è emersa una affinità variabile per la molecola in questione, evidenziando una capacità di assorbimento molto più elevata nei tessuti esterni, con una certa predilezione per quelli di natura idrofobica. Sembra che le differenze siano dovute alla composizione del tessuto vegetale (Choi e Huber, 2009) ed, in base a quanto osservato, è possibile concludere che l’1-MCP ha una forte affinità per il materiale cellulosico e per le molecole vegetali insolubili in acqua (Nanthachai, 2007). Persino la composizione del contenitore utilizzato per lo stoccaggio del materiale vegetale è in grado influenzare la concentrazione utile impiegabile. Contenitori in plastica si dimostrano inerti nei confronti dell’1-MCP, mentre quelli in legno e cartone ne privano l’atmosfera, rendendo necessari trattamenti con quantità maggiori (Vallejo e Beaudry, 2006; Calvo e Sozzi, 2009).

La sperimentazione condotta in questi anni ha dimostrato che concentrazioni differenti di 1-MCP applicate allo stesso tessuto vegetale, possono portare a risultati opposti (Ella et al., 2003; Win et al., 2006).

L’efficacia dell’1-MCP dipende anche dalla fase di sviluppo e dalla maturità in cui si trovano i tessuti vegetali (Blankenship e Dole, 2003). Su menta (Mentha longifolia L.), il cui trattamento risulta maggiormente efficace se associato ad una conservazione in MAP, si evidenzia come il controllo della senescenza cambi in base all’età della pianta (Kenigsbuch et al., 2007). Studi condotti da Lichter et al. (2006) mostrano come l’efficacia del trattamento con 1-MCP subisca influenze di tipo stagionale, in grado di determinare la qualità finale del prodotto. Eseguire un trattamento nella fase fisiologica più idonea, al fine di ottenere la risposta voluta da parte del vegetale, è lo scopo alla base di alcune ricerche volte a sperimentare l’azione di formulazioni differenti da quella gassosa. Risultati positivi in questo ambito sono stati ottenuti da Choi et al. (2008) somministrando l’1-MCP come soluzione acquosa. Formulazioni simili possono facilitare il trattamento in pre- e post-raccolta, permettendo di intervenire nel momento ottimale.

L’importanza della tempestività, con la quale deve essere somministrato in post-raccolta, varia a seconda delle specie. Generalmente, maggiore è la deperibilità del prodotto e più apprezzabili saranno gli effetti di un trattamento repentino. L’1-MCP ha un’azione parziale se il tessuto entra in contatto con l’etilene nello stesso momento in cui viene effettuato il trattamento, ma previene totalmente i danni arrecati da questo ormone se l’1-MCP stesso viene applicato prima di tale contatto (Blankenship e Dole, 2003). In alcuni casi si denotano risultati differenti anche tra applicazioni in pre- e post-conservazione (Dong et al., 2002; Kim et al., 2001; Tatsuki et al., 2007).  Talvolta la fase fisiologica in cui viene somministrato l’1-MCP può influire sui risultati finali, come ad esempio l incremento nella produzione di etilene osservato su geranio (Pelargonium x domesticum L.H. Bailey)  da Rapaka et al. (2008). Tale fenomeno è già stato studiato su altri prodotti (Kadner e Druege, 2004), tra i quali euforbia (Euphorbia pulcherrima) (Faust e Lewis, 2005) e lantana (Lantana camara) (Rapaka et al., 2007b). La spiegazione di quanto riportato sembra sia da ricercarsi nel blocco dell’autoinibizione nella produzione di etilene, per desensibilizzazione dei recettori all’etilene stesso.

L’effettuare applicazioni multiple può comportare il manifestarsi di un sinergismo di sommazione che aumenta ulteriormente la conservabilità del prodotto rispetto ad un trattamento unico. Su fiori, una fumigazione con 1-MCP prima e durante il trasporto, può aumentare l’efficacia contro l’abscissione fiorale indotta dall’etilene (Macnish et al., 2004).

Allo stesso modo, associare l’1-MCP ad altre sostanze ad azione regolatrice può avere effetti migliori sul mantenimento della qualità del prodotto.
 

FISIOLOGIA E BIOCHIMICA DELL’AZIONE DELL’1-MCP

Controllo sulla produzione di etilene e sugli effetti dell’ormone
Anche i fiori, come i frutti, possono essere distinti in climaterici e non climaterici. Nei fiori climaterici la senescenza è accompagnata da un incremento della produzione di etilene ed una respirazione maggiore, che può indurre rapidamente il decadimento dei petali. Contrariamente alle aspettative, l’etilene può giocare un ruolo anche su piante ornamentali non climateriche, come gladiolo, tulipano e giaggiolo, espletando i suoi effetti sul cormo e sul bulbo (Serek et al., 2006).

L’1-MCP inibisce la percezione di etilene ad opera dei recettori e compete per essi con l’etilene stesso. L’azione della molecola consiste nel legarsi permanentemente ai siti di recezione durante la fase di trattamento. Tali recettori vengono poi successivamente ripristinati ad opera del tessuto vegetale. Una conferma di quanto asserito la si ritrova nei fiori tagliati, i quali, generalmente, mostrano una rapida risposta all’1-MCP, ma dopo pochi giorni dal trattamento tornano ad essere sensibili all’etilene (Dauny et. al, 2003). La capacità di rigenerazione varia enormemente tra le specie, nonché sembra dipendere dalla temperatura alla quale il prodotto è esposto (Watkins, 2006). Un esempio di pianta in cui viene riacquisita sensibilità all’etilene è la Vunga (Metrosideros collina ‘Tahiti’), nella quale il fenomeno si presenta a soli 1-2 giorni dal trattamento con 1-MCP (Sun et al., 2000). Le ricerche hanno dimostrato che i geni ETR1 e ERS1, responsabili della biosintesi delle proteine recettrici, sono sensibili allo stesso modo all’1 MCP.

Entrambi i geni codificano due enzimi chiave nel metabolismo dell’etilene: la ACC ossidasi (ACO) e la ACC sintetasi (ACS) (Huber, 2008). Sembra che il trattamento con 1-MCP riduca o sopprima l’espressione degli enzimi in questione,  esplicando un’azione indiretta di controllo sull’attività dell’etilene. Studi condotti su garofano dimostrano come l’-MCP riduca di 2/3 l’intensità della produzione di etilene esogeno durante il climaterio, seppur non abbia effetti sulla biosintesi endogena (Blankenship e Dole, 2003). Tuttavia, l’efficacia del trattamento non è la stessa su ogni prodotto e dipende dalla specie, dalla cultivar, dal tessuto vegetale, dalla concentrazione di 1-MCP utilizzata, dalla durata del trattamento e dalle modalità con le quali viene indotta la biosintesi di etilene nel prodotto stesso (Watkins, 2006). Esistono infatti delle eccezioni, casi in cui la produzione dell’ormone non risulta compromessa: si suppone perché l’1-MCP non riesca a regolare l’accumulo dei predetti enzimi, probabilmente coinvolti in vie biosintetiche differenti (Pathak et al., 2003; Vilas-Boas e Kader, 2006). L’utilizzo dell’1-MCP può essere sfruttato anche per ridurre la produzione di etilene provocata dallo stress da calore (Hays et al., 2007).

Oltre a quanto predetto, l’1-MCP esplica un’azione protettiva sui tessuti vegetali, limitando gli effetti dell etilene proveniente da vie esogene. Tuttavia, anche in questo caso, la risposta all’1-MCP varia a seconda della tipologia di prodotto soggetta a trattamento e delle modalità di somministrazione. Su alcuni tessuti vegetali è stata riscontrata un’azione benefica dell’1-MCP in assenza di etilene esogeno, mentre su altri prodotti, conservati nelle medesime condizioni, gli effetti sono quasi inesistenti, a meno che sia presente una fonte di etilene, alla quale il materiale vegetale venga esposto (Able et al., 2002; Lima et al.¸ 2005).

L’1-MCP ha un’azione protettiva nei confronti dell’etilene stesso per fiori tagliati ed in vaso, rallentandone i fenomeni di senescenza. In linea generale possiamo distinguere i fiori in sensibili ed insensibili all’etilene. Nei primi l’etilene è causa di abscissione di petali o fiori, nei secondi ha effetti vari e differenti ed al contempo indesiderati. Allo stato attuale la manipolazione genetica è volta a ridurre la sensibilità delle piante all’etilene e sta producendo ottimi risultati per incrementare la longevità delle infiorescenze. Esempi di piante ornamentali ad alta suscettibilità li troviamo tra  Campanulaceae, Caryophyllaceae, Geraniaceae, Labiatae, Malvaceae, Orchidaceae, Primulaceae, Ranunculaceae e Rosaceae. Al contrario una bassa sensibilità è stata osservata nelle Compositae ed Iridacae, nonché in alcune Amaryllidaceae e Liliaceae. A seconda della specie, l’etilene esogeno o endogeno, può indurre diversi processi fisiologici. A tal riguardo, sono state osservate implicazioni riguardo la senescenza dei petali in Orchidaceae (Cymbidium, Dendrobium), Campanulaceae (Campanula, Trachelium) e Caryophyllaceae (Dianthus, Gypsophila). Su altri fiori l’etilene può indurre l’abscissione degli organi fiorali non ancora senescenti; è il caso tipico riscontrato su Geraniaceae (Geranium), Ranunculaceae (Aconitum, Delphinium), Rosaceae (Rosa, Potentilla) e Scrophulariaceae (Antirrhinum, Veronica). Similarmente può provocare l’abscissione del germoglio fiorale (Hibiscus, Begonia, Clerodendron, Fuchsia e Agapanthus) o dell’intera infiorescenza (Beloperone, Pachystachus) (Serek et al., 2006).

In determinati casi l’1-MCP incrementa il tempo necessario affinché il fiore si schiuda ed in altri, come nelle orchidee, riduce la produzione di etilene indotta dall’impollinazione (Blankenship e Dole, 2003). Nei vegetali in cui si verifica questo fenomeno, il fiore va incontro ad una rapida senescenza. Tale comportamento, attuato dalla pianta ai fini di preservare la sopravvivenza della specie, risulta deleterio per la commercializzazione di piante ornamentali in fiore e l’1-MCP rappresenta la soluzione al problema, soprattutto in quei casi in cui la vita degli organi fiorali è caratteristicamente molto breve (Serek et al., 2006). Nella giunchiglia (Narcissus pseudonarcissus L. ‘Dutch Master’) l’impollinazione innesca la produzione di etilene che porta ad una prematura senescenza del perianzio, ma il pre trattamento con 1-MCP è in grado prevenire l’insorgere di tale fenomeno (Hunter et al., 2004).  Su steli tagliati e conservati, soggetti a deidratazione, previene l’abscissione dei boccioli del 36%, dei fiori del 47% e delle foglie del 48%, rispetto al prodotto non trattato (Serek et al., 1995b). Nonostante ciò, nella maggior parte dei casi, l’1-MCP non ha effetto sulla senescenza in assenza di etilene esogeno (Celikel et al., 2002; Elgar et al., 1999; Macnish et al., 2000; Porat et al., 1995; Serek e Reid, 2000; Serek e Sisler, 2001; Serek et al., 1994, 1995a). La vase-life, senza esposizione all’etilene, risulta estesa in un limitato numero di specie o in casi particolari come l’ibisco (Hibiscus rosa-sinensis), nel quale incrementa la vita dei fiori aperti soltanto se sottoposti a trattamento continuo (Reid et al., 2002). L’applicazione di 1-MCP migliora la qualità di conservazione della portulaca (Portulaca grandiflora, cv ‘Yubi Deep Rose’) e non ha effetti inibitori sulla risposta alla radicazione nelle successive fasi di propagazione (Rapaka et al., 2007a). Il trattamento ha effetti benefici sul mantenimento dei fiori di giunchiglia (Narcissus pseudonarcissus L., cv. ‘Dutch Master’) dando dei risultati modesti nella conservazione in aria (Hunter et al., 2004) e su geranio (Pelargonium x domesticum L.H. Bailey) previene l’abscissione fiorale durante il trasporto (Kim et al., 2007).

Effetti delle interazioni con il metabolismo cellulare Per molti prodotti, mantenere la colorazione tipica è desiderabile ai fini della commercializzazione, visto che l acquirente associa ad una tonalità estranea alla norma, un prodotto in fase di senescenza. L’1-MCP previene o rallenta i cambiamenti di colore in molte specie (Blankenship e Dole, 2003; Faust e Lewis, 2005; Rapaka et al., 2007b), riducendo la degradazione della clorofilla a seguito di una minore attività della clorofillasi e rallentando l accumulo di licopene ed antocianine (Watkins, 2006). Esempi di ciò li ritroviamo su: filodendro (Epipremnum pinnatum), nel quale l’1-MCP ridimensiona l’entità dell’ingiallimento delle foglie nel prodotto tagliato e conservato a 23°C per 4 giorni (Muller et al., 1997); ibisco (Hibiscus rosa-sinensis) (Serek et al., 1998) e geranio (Pelargonium), in cui rallenta l’ingiallimento indotto dalla conservazione (Cameron e Reid, 2001; Kadner e Druege, 2004; Serek et al., 1998; Skog et al., 2001). Al contrario  non ha lo stesso  effetto nelle piante di rosa (Rosa ‘Royal’ e ‘Sunset’) conservate all oscurità (Serek et al., 1996). Su orchidea (Cymbidium) limita l’imbrunimento del pedicello (Heyes e Johnson, 1998) e riduce gli effetti della clorosi nelle foglie di ibrido orientale di giglio (Lilium) (Celikel et al., 2002; Han e Miller, 2003).

Il metabolismo respiratorio viene alterato in molti tessuti vegetali sottoposti a trattamento con 1-MCP. Gli effetti dell’1-MCP sono più evidenti sui tessuti climaterici, in cui ad un incremento della respirazione corrisponde un aumento della produzione di etilene. In linea generale, i trattamenti con 1-MCP possono incrementare, ridurre o non aver alcun effetto sull’intensità della respirazione a seconda della specie, influenzando di conseguenza il contenuto di solidi solubili (SSC) e l’acidità titolabile (TA) (Watkins, 2006).

L’1-MCP ha effetti sulla riduzione del rammollimento dei tessuti, riuscendolo però a limitare soltanto su alcune specie. La sperimentazione sin’ora condotta, ci porta a dedurre che la risposta al trattamento dipende dal prodotto e dalle condizioni di conservazione in cui esso si trova. L’azione che l’1-MCP svolge in questo ambito è alquanto varia e può espletarsi in diversi modi. In alcuni casi riduce la solubilizzazione e la degradazione delle poliuronidi, mentre su altri prodotti si è notata una riduzione dell’attività della poligalatturonasi (PG), della pectinmetilesterasi (PME), della endo-ß-1,4-glucanasi (EGase) e della glicosidasi (Watkins, 2006). L’1-MCP, in presenza di etilene esogeno, previene la perdita elettrolitica, la diminuzione delle proteine di membrana e il decremento della fluidità dei lipidi nei fiori di petunia (Petunia hybrida ‘Pink Cascade’). Contrariamente, in assenza di una fonte esogena di etilene, non ha nessuno degli effetti elencati, anche se incrementa la longevità dei fiori, il peso fresco e il contenuto totale di proteine a confronto con il prodotto non trattato (Serek et al., 1995c).

In alcuni casi l’1-MCP si è dimostrato efficace nel mantenere la qualità iniziale di quei prodotti in cui, a seguito dei fenomeni di senescenza, l’invecchiamento dei tessuti porta ad un irrigidimento degli stessi (Luo et al., 2007; Wu et al., 2009).

I trattamenti con 1-MCP non contrastano la perdita di peso in quasi tutti i prodotti, tranne alcune eccezioni, tra le quali: boronia rossa (Boronia heterophylla) (Macnish et al., 1999), lupino (Lupinus havardii) (Picchioni et al., 2002; Sankhla et al., 2001), petunia (Petunia hybrida ‘Pink Cascade’) (Serek et al., 1995c), tulipano (Tulipa) (de Wild et al., 2002), violaciocca (Matthiola incana) (Celikel e Reid, 2002).

Gli effetti dell’1-MCP su disordini e malattie è vario e dipende da specie a specie. Può alleviarne gli effetti, amplificarli o risultare totalmente inefficace. Riduce i disordini associati ai fenomeni di senescenza, mediante l’inibizione della produzione di etilene. Interferisce con i problemi di natura fisiologia dovuti all’esposizione alle basse temperature. Per contro, peggiora la conservazione di quei prodotti in cui l’atmosfera controllata è causa di una minore qualità ed in altri aumenta la suscettibilità verso i patogeni (Watkins, 2006). Può inibire una risposta benefica del metabolismo o stimolare caratteristiche indesiderabili, probabilmente dovute all’attivazione di meccanismi di difesa (Ku et al., 1999; Zanella, 2003).

Sono stati condotti diversi studi alla scopo di chiarificare l’azione dell’1-MCP in questo ambito e di seguito se ne riportano alcuni dei più rilevanti. Il trattamento su bulbo di tulipano (Tulipa gesneriana) previene l’insorgere di una consistenza gommosa, altrimenti indotta dall’etilene (De Wild et al., 2002). Su Ixora (Ixora coccinea ‘Big Red’) blocca l’abscissione fogliare dovuta alla bassa temperatura (Michaeli et al., 2001). In seguito alla discrepanza di risultati ottenuti in questo ambito, diversi autori hanno postulato la teoria secondo la quale l’etilene è necessario per mantenere attivi alcuni meccanismi di difesa nel prodotto.

Sintesi riassuntiva
A seguito della scoperta dell’azione inibente dell’1-MCP nei confronti dell’etilene, la ricerca si è mossa verso due direzioni: sperimentazione degli effetti sui prodotti vegetali al fine di migliorarne la conservabilità e studio del ruolo dell’etilene nelle fasi di sviluppo delle piante. Ad oggi, la ricerca ha prodotto risultati soddisfacenti in entrambi gli ambiti, sebbene vi siano ancora molti aspetti fisiologici da capire.

L’1-MCP interferisce con i geni ETR1 e ERS1, responsabili della codifica di due enzimi chiave nel metabolismo dell etilene [ACC ossidasi (ACO) ed ACC sintetasi (ACS)], riducendone o sopprimendone l’espressione, esplicando un azione indiretta di controllo sull’attività dell’etilene e proteggendo i prodotti dallo stesso.

L’efficacia dell’1-MCP dipende dalla temperatura a cui è somministrato, dalla concentrazione utilizzata, dal tempo di esposizione all’inibente, dal genere, dalla specie e, nell’ambito della stessa, dalla maturità del prodotto trattato. La temperatura influenza l’affinità dei tessuti vegetali all’1-MCP, variando la sensibilità dei recettori dell’etilene e quindi determinando i tempi di trattamento. L’azione della molecola consiste nel legarsi permanentemente a dei recettori dell’etilene. Tali siti sono soggetti a ripristino ad opera del tessuto vegetale e la capacità di rigenerazione varia enormemente tra le specie, nonché sembra dipendere dalla temperatura alla quale il prodotto è esposto. La concentrazione ottimale ed attiva di 1-MCP varia da prodotto a prodotto e nell’ambito dello stesso è in funzione del tempo, della temperatura e del metodo di applicazione. Le differenze di assorbimento nei confronti dell inibitore sembra siano dovute alla composizione dei tessuti vegetali, rendendo alcuni organi più suscettibili al trattamento, rispetto ad altri. L’1-MCP ha una forte affinità per il materiale cellulosico e per le molecole vegetali insolubili in acqua. E’ questo il motivo per il quale contenitori in legno e cartone ne privano l’atmosfera, rendendo indispensabili trattamenti a concentrazioni maggiori. Non meno importante è la tempestività con la quale viene somministrato. Generalmente, maggiore è la deperibilità del prodotto e più apprezzabili saranno gli effetti di un trattamento repentino. Effettuare applicazioni multiple di 1-MCP, o associarvi altri composti con una specifica azione mirata al miglioramento della qualità del prodotto, può comportare il manifestarsi di un sinergismo di sommazione che ne aumenta ulteriormente la conservabilità.

L’1-MCP previene o rallenta i cambiamenti di colore in molte specie, mantenendo una tonalità utile ai fini commerciali, agendo sulla degradazione della clorofilla a seguito di una minore attività della clorofillasi e rallentando l accumulo di licopene ed antocianine. Per contro è causa di una perdita del valore nutrizionale di alcuni prodotti.

Uno degli effetti dell’1-MCP consiste nel rallentare o sopprimere il metabolismo respiratorio dei tessuti trattati. La sua azione è estremamente variabile in relazione alla tipologia di prodotto e può apportare cambiamenti nell intensità della respirazione, nel contenuto di solidi solubili (SSC) e nell’acidità titolabile (TA).

Gli effetti dell’1-MCP su disordini e malattie è vario e dipendente dalle specie trattate. Può alleviarne gli effetti, amplificarli o risultare totalmente inefficace.

Tra le altre azioni dell’1-MCP è verificata una riduzione del rammollimento dei tessuti su molte specie ed un effetto sulla perdita di peso circoscritta solo ad una piccola cerchia di prodotti.

L’1-MCP sta assumendo una importanza sempre maggiore nella commercializzazione di piante ornamentali, geneticamente modificate e non, per ridurre gli effetti negativi che l’etilene può apportare alla longevità delle stesse. Ma talvolta l’effetto dell’1-MCP non è ben visibile al consumatore, poiché i fattori sui cui agisce non influenzano il metro di giudizio secondo il quale lo stesso sceglie o scarta il prodotto. È quindi il rapporto costi/benefici a condizionare l’utilizzo o meno dell’1-MCP stesso.

di Riccardo Massantini e Roberto Moscetti
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroalimentari (DI.S.T.A) Università degli Studi della Tuscia, Viterbo
 

 


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