Frumento sotto attacco? E’ solo questione di naso… 

Il frumento, re dei cereali, è sempre più minacciato da malattie fungine come la fusariosi della spiga (Fusarium Head Blight), in grado di ridurre i raccolti fino al 50% e contaminare i chicchi con micotossine pericolose per uomo e animali.

In questo contesto, aggravato dai cambiamenti climatici e dalla crescente dipendenza dalle importazioni, il CREA svolge un attento monitoraggio sia con metodi diagnostici tradizionali e molecolari sia con tecnologie all’avanguardia come il “naso elettronico” portatile, in grado di rilevare in tempo reale – in modo  rapido, non invasivo e adatto a controlli su larga scala – i composti volatili rilasciati dai funghi patogeni nei chicchi di grano.  

Il frumento (tenero e duro) è alla base dei prodotti alimentari nazionali più tipici e diffusi, basti pensare alle centinaia di diversi formati di pasta e di pane. Nel 2024, le superfici coltivate a frumento in Italia sono state di circa 1.800.000 ettari (1.189.948 per il duro e 571.780 per il tenero), pari a circa il 54% della SAU (Superficie Agricola Utilizzata). I cambiamenti climatici e la scarsità produttiva hanno reso l’Italia particolarmente dipendente dai mercati globali. Per quanto concerne il grano tenero, l’Italia è un forte importatore (circa il 65%) per la produzione di farina, semola e derivati. Lo studio delle condizioni che favoriscono lo sviluppo delle malattie (epidemiologia) e la diagnosi precoce degli agenti causali, pertanto, sono alla base per la messa a punto di efficaci strategie di controllo, soprattutto in relazione a possibili nuovi scenari legati ai cambiamenti climatici in atto. Il Centro di Ricerca Difesa e Certificazione (CREA-DC) del CREA – designato quale Istituto Nazionale di riferimento per la protezione delle piante – si occupa da anni delle malattie dei cereali, in particolare del frumento, sia duro che tenero.  

La fusariosi del grano 

Non esistono statistiche nazionali sull’entità delle perdite economiche generali legate alla presenza di malattie. Tuttavia, perdite di produzione fino al 50% sono state evidenziate nel caso di specifiche malattie, quali ad esempio la fusariosi della spiga (Fusarium Head Blight – FHB) causata da un complesso di specie fungine, soprattutto appartenenti al genere Fusarium, che si trasmettono principalmente attraverso il seme. Questa malattia produce danni di tipo diretto, ad esempio riducendo la germinabilità della semente, ma soprattutto danni indiretti, legati alla produzione di sostanze tossiche (le micotossine), in grado di causare danni sia alla salute del bestiame e dell’uomo. Per ridurre i rischi per la salute, la Comunità Europea ha stabilito delle soglie limite per presenza di alcune di queste micotossine, in particolare il Deossinivaneolo (DON) e i suoi derivati (1750 parti per bilione o ppb), ovvero 1750 parti di quella sostanza per ogni miliardo di parti della soluzione, mentre per il frumento tenero tale limite è fissato a 1250 ppb.  

Il ruolo del CREA 

Il CREA-DC di Roma, in collaborazione con il CREA-IT (Ingegneria e Trasformazioni agroalimentari), conduce da anni il monitoraggio pluriennale delle principali specie di Fusarium presenti sulle cariossidi del frumento in Italia e sulla relativa presenza delle principali micotossine. Gli studi effettuati hanno permesso di evidenziare una variabilità dello stato sanitario, legato principalmente al decorso stagionale e all’areale di coltivazione, osservando in generale una maggiore sanità delle produzioni del Centro e Sud Italia, legata viceversa a minori rese produttive. Al contrario, lo spostamento delle coltivazioni del frumento duro nelle regioni settentrionali ha consentito di ottenere rese maggiori, con un aumentato rischio della presenza delle micotossine, e la conseguente necessità di ricorrere a un maggior numero di trattamenti con prodotti fitosanitari, con un evidente risvolto negativo per l’aumento dei costi di gestione e per l’ambiente.  

Sulla base di questi studi, il CREA è stato in grado di modellizzare la distribuzione attuale delle principali specie di Fusarium su cariossidi di frumento duro in Italia in relazione ai principali parametri climatici (temperatura minima e massima, pioggia) e di prevederne, quindi, la diffusione futura in base a diversi scenari climatici – moderati o estremi – e alla previsione dell’adozione o meno di diversi metodi di contenimento dello sviluppo della CO₂. Secondo tale studio, lo scenario più estremo (RCP8.5) potrebbe modificare la distribuzione geografica delle specie, favorendone alcune (es. Fusarium poae e F. sporotrichioides) produttrici di un’altra classe di micotossine (T2, HT2, DAS) e sfavorendone altre (es. F. graminearum). Complessivamente, si prevede un aumento dell’incidenza delle infezioni da Fusarium, con implicazioni sulla qualità e sicurezza del grano, rendendo urgente applicare misure di adattamento in agricoltura. I metodi diagnostici utilizzati per effettuare i monitoraggi hanno subito profonde innovazioni nel corso degli ultimi anni. Dalle più classiche analisi basate sulla osservazione al microscopio delle spore fungine, si è passato all’utilizzo di tecniche basate sull’analisi del DNA, con continue evoluzioni, che hanno permesso di quantificare fino a porzioni di DNA di dimensioni pari al milionesimo di miliardo (femtogrammi). Tuttavia, queste analisi, oltre a richiedere laboratori e personale altamente specializzato, prevedono la manipolazione e distruzione del campione stesso.  

Il naso elettronico sperimentale del CREA 

Presso il CREA-DC e il CREA-IT sono in corso da anni studi, che hanno come oggetto la caratterizzazione e la quantificazione dei cosiddetti Composti Volatili Organici (VOCs), sostanze altamente volatili di varia natura chimica prodotte da quasi tutti gli esseri viventi. Nei funghi, in particolare, i VOCs sono alla base dell’odore gradevole (es. tartufi, alcuni formaggi) o sgradevole (odore di muffe sui frutti) di molti prodotti contaminati da diverse specie fungine. Esistono diverse strumentazioni in grado di evidenziare e caratterizzare le diverse miscele dei VOCs specifiche per le diverse situazioni, alcune delle quali sono molto costose e limitate a laboratori specializzati. Negli ultimi anni si stanno facendo largo sul mercato degli strumenti, chiamati “nasi elettronici”, che simulano, in piccolo, i processi olfattivi del naso di molti animali, in particolare i cani da fiuto, quali, ad esempio, quelli utilizzati per la ricerca di tartufi, droga o esplosivi. Un particolare naso elettronico portatile, che sfrutta la tecnologia IoT (Internet of Thing), è attualmente in fase di sperimentazione presso il CREA-DC, per rilevare la presenza di campioni di frumento con livelli di DON oltre le soglie consentite, o di altre specie di Tilletia (agenti di un’altra malattia del grano, detta carie), specie di interesse sia per la quarantena che per la qualità dei prodotti. Questo metodo appare molto promettente in quanto offre una soluzione veloce, non invasiva e adatta a controlli su larga scala nella filiera agroalimentare. In conclusione, la continua evoluzione delle tecniche diagnostiche fornirà un valido strumento per la riduzione dei rischi legati alla presenza di patogeni nell’intera filiera cerealicola italiana. 

Laureata in Scienze Agrarie, lavora al CREA dal 2001 e si occupa principalmente di cereali in coltivazione convenzionale e biologica: frumento tenero e duro, farro e spelta, sorgo (da granella e per alimentazione umana).

#lafrase  Io non sono pacifista. Io sono contro la guerra (Gino Strada)

Biologo appassionato di numeri, esperto di Intelligenza Artificiale, Analisi d’Immagine e Tracciabilità nei settori Agricolo, Forestale e della Pesca/Acquacoltura.

#lafrase Se sei un uomo libero, allora sei pronto a metterti in cammino (Henry David Thoreau) 

Fitopatologo, si occupa da anni di malattie fungine trasmissibili attraverso il seme e il terreno, nel campo della diagnosi con metodi convenzionali e molecolari, e nel campo della interazione pianta-patogeno.

#lafrase Non si giudica una persona dagli errori che commette, ma dal modo in cui li supera (Ennio Flaiano)

Laureata in Biotecnologie Agrarie, con un Dottorato in Biotecnologie Entomologiche. Lavora al CREA dal 2009 e si occupa di biologia molecolare e biotecnologie applicate allo studio dei fitopatogeni fungini.

#lafrase La mente è come un paracadute: funziona solo quando è aperta (Albert Einstein)