Spettroscopie innovAtive e di microimaGing per la pRoduzIone Sostenibile e di qualità di sPECie orticole

Abstract

L’agricoltura si trova progressivamente ad affrontare scenari economici, sociali e ambientali in rapida evoluzione che la obbligano a individuare innovazioni tecnologiche per realizzare pratiche sostenibili in termini ecologico-ambientali e di compatibilità economica. Le stesse esigenze si applicano all’orticoltura e al vivaismo ortofrutticolo per cui migliorare le produzioni dal punto di vista non solo quantitativo (come nelle colture estensive) ma anche qualitativo genera un importante valore aggiunto. In questo contesto sviluppare sistemi di agricoltura di precisione basati sul monitoraggio dello stato di salute e di crescita delle piante può riuscire nell’intento di coniugare sostenibilità e innovazione per una gestione avanzata delle coltivazioni.
In questo progetto si intende sviluppare un approccio integrato di tecniche fotoniche in grado di dare in tempo reale, o quasi reale, una risposta sullo stato di salute di specie orticole di principale interesse per il relativo comparto produttivo attraverso informazioni di immediato utilizzo da parte dell’azienda agricola. Le informazioni ricavate saranno di supporto alle decisioni agronomiche e riguarderanno nello specifico la vigoria e le qualità nutraceutiche della pianta attraverso un monitoraggio di principali condizioni di stress.
In primo luogo verranno sviluppate tecniche basate su 1) spettroscopia Raman da utilizzare per il monitoraggio in campo di principali marcatori di stress attraverso sistemi portatili e 2) su surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) per il riconoscimento ultrasensibile di polifenoli associati a condizioni di stress ossidativo. Il grado di innovazione offerto dalla sensoristica ottica sopra proposta sarà ulteriormente supportato dall’implementazione di tecniche già sperimentate sia per il monitoraggio in campo che per l’indagine di laboratorio quali 3) il metodo basato sullo shielding della fluorescenza della clorofilla per la stima in situ dei nitrati e flavonoli fogliari e 4) microimaging Raman confocale per localizzare i composti fenolici antiossidanti all’interno della lamina fogliare.
In conclusione l’approccio proposto intende dare strumenti innovativi basati sulla spettroscopia ottica per un impiego pratico in campo e a livello di laboratorio in ambito agri-food e che possano fornire risposte rapide per la selezione di specie con maggiori qualità nutraceutiche (ridotti nitrati, antiossidanti) e maggiore resistenza agli stress abiotici legati ai cambiamenti climatici.