Pavlovic J., Kostic L., Bosnic P., Kirkby E.A., Nikolic M.
Interactions of silicon with essential and beneficial elements in plants
Frontiers in Plant Science, 2021, 12:697592. doi: 10.3389/fpls.2021.697592
Il Silicio (Si) è un elemento ampiamente diffuso sulla Terra che contribuisce alla vita di molti organismi. Per i vegetali, esso è attualmente considerato un elemento benefico ma non essenziale. Tuttavia, la sua importanza è molto elevata solo per alcune specie che lo accumulano maggiormente (silicofile). Gli effetti benefici riassunti nella presente rassegna riguardano il ruolo del Si nell’alleviare condizioni di stress e carenza degli elementi essenziali per le piante attraverso il miglioramento della rizosfera e dell’assorbimento radicale e la mediazione nella regolazione genica dei trasportatori per l’assorbimento e la traslocazione di altri elementi. Data la complessità dei meccanismi e la carente conoscenza, il ruolo del Si è ancora poco chiaro ed è studiato principalmente per piante di elevato interesse per l’uomo.
L’applicazione di Si in relazione ai macroelementi azoto (N), fosforo (P) e potassio (K) è molto studiata per colture agrarie. In generale, il Si interviene in maniera diretta e indiretta, sia in condizioni di carenza sia di eccesso di questi elementi, alleviandone gli effetti. Riguardo alla carenza di K, non è stato rintracciato un ruolo diretto del Si. Tra i meccanismi individuati e ipotizzati si riportano: aumento dell’assorbimento radicale, effetto positivo sugli enzimi coinvolti nella rimobilitazione dell’N in condizioni di carenza, miglioramento dell’utilizzo degli elementi nei tessuti e azione di regolazione di geni relativi a trasportatori degli elementi. Inoltre, in particolare per il P, il Si può intervenire anche in processi nel suolo che favoriscono la disponibilità di P nella soluzione nutritiva in relazione al pH e la competizione per i siti di immobilizzazione del P.
Gli effetti del Si su calcio e magnesio sono poco noti e i risultati della sperimentazione sono contrastanti e variabili in base alla specie e alle condizioni considerate. La sperimentazione su Si-zolfo è ancora in fase preliminare. Il Si è molto utile per l’assorbimento e la traslocazione del ferro (Fe) sia in mono- che in dicotiledoni, agendo sia a livello rizosferico, in base al pH, sia a livello genico nella pianta, soprattutto in favore della produzione di sostanze chelanti. Esso agisce anche in condizioni di fitotossicità da Fe, riducendone l’assorbimento, come dimostrato in piante di riso. Anche per lo zinco (Zn) gli studi suggeriscono un’azione benefica su stress nutrizionali; tuttavia non è ancora chiaro se il minerale stesso possa contribuire alla riduzione dell’assorbimento di Zn. Minori studi sono stati svoti in riferimento al manganese: sintomi di carenza dell’elemento sembrano essere indirettamente alleviati da Si, che interviene sullo stress ossidativo, ma ulteriori studi sono necessari per chiarirne modalità d’azione ed effetti. Sintomi di tossicità da eccesso di rame (Cu) sono alleviati dal Si, poiché contribuisce direttamente o indirettamente alla sua complessazione e immobilizzazione nei tessuti vegetali già in fase di assorbimento. Il Si contribuisce positivamente anche contro i disordini causati da eccesso o carenza di boro in mono- e dicotiledoni ma i meccanismi non sono chiari e sono in parte attribuibili alle loro simili proprietà chimiche. In suoli salini, la pianta beneficia del Si, che partecipa a riduzione dell’assorbimento, compartimentazione ed esclusione del sodio; meno informazioni sono note in riferimento al cloro e nichel.
Anche l’interazione tra Si e altri elementi benefici per pianta e uomo suscita interesse. Questo elemento contribuisce all’aumento della tolleranza all’alluminio (Al), che viene probabilmente complessato assieme al Si in idonee condizioni di pH, ma ulteriori studi sono necessari a chiarire le dinamiche. Risultati meno positivi sono stati individuati per l’antagonismo Si/selenio che sembra ridurre la concentrazione di selenio nei tessuti vegetali.
Acquisizione, distribuzione e accumulo di Si nelle piante sono molto variabili tra le specie e ancora poco comprese. La letteratura scientifica suggerisce alcuni fattori influenzanti: siccità, attacchi di erbivori, carenze di macroelementi e ferro, eccesso di Zn, Cu, Al, N.
Ulteriori studi sono necessari alla comprensione del ruolo e delle interazioni di questo importante elemento nel sistema pianta e rizosfera.
HTML e PDF: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.697592/full