Le piante e i composti organici volatili (VOC)

Dopo aver partecipato con vivo interesse alla conferenza del Prof. Francesco Loreto (Università degli Studi di Napoli “Federico II”) svoltasi presso l’Accademia dei XL a fine 2025, si riporta di seguito una sintesi circa le attuali conoscenze sui VOC (Composti Organici Volatili) prodotti ed emessi dalla chioma e dalle radici delle piante.
Fritz Went (Nature, 1960), botanico olandese, noto per i suoi studi sugli ormoni vegetali e sulla chimica dell’atmosfera, propose che la tipica foschia blu che compare sopra i boschi sia causata dai composti organici volatili (soprattutto terpeni e isoprene) emessi dagli alberi. I terpeni sono una vastissima classe di composti organici prodotti dalle piante, soprattutto dagli alberi e in particolare dalle conifere. Sono formati da unità ripetute di isoprene (C₅H₈) e sono i principali componenti di resine e oli essenziali che conferiscono gli aromi caratteristici di molte specie come pino, eucalipto, agrumi e altri.
Le principali funzioni ecologiche dei terpeni: aiutano le piante a comunicare tra loro e con gli insetti, difendono dagli erbivori e dai patogeni, attraggono impollinatori e proteggono dai danni ossidativi e dallo stress ambientale (calore, siccità).
Mentre l’isoprene è un composto volatile prodotto da molte piante, tra cui querce, pioppi ed eucalipti. Le piante lo producono per proteggere le cellule dagli stress termici e ossidativi, oltre a stabilizzare le membrane cellulari durante gli sbalzi di temperatura. L’emissione di isoprene aumenta con le alte temperature, la forte luce solare e lo stress idrico.
Terpeni e isoprene esercitano un impatto sull’atmosfera, infatti sono composti organici volatili biogenici (BVOC).
Perché gli alberi ne emettono così tanti?
La loro produzione rappresenta un costo energetico notevole, ma vantaggioso visto che migliora la resilienza della pianta e permette interazioni ecologiche complesse (difesa, attrazione, comunicazione).

Le piante rilasciano grandi quantità di composti organici volatili (VOC)
L’articolo citato da Nature (1960, 187: 641-643) ebbe un certo significato scientifico dato che Went fu tra i primi a collegare la biochimica vegetale con i fenomeni ottici e climatici dell’atmosfera. L’ipotesi influenzò infatti la successiva ricerca sulla chimica atmosferica e sull’inquinamento industriale.

Perché i VOC sono importanti 
In sintesi, gli apparati radicali delle piante rilasciano composti organici volatili che funzionano come un vero e proprio linguaggio chimico, utile per comunicare con altre piante, microrganismi e persino insetti. Questi segnali influenzano l’accrescimento, la difesa e le interazioni ecologiche nella rizosfera del suolo.
Si raccomanda di non interpretare il concetto di “comunicazione” in modo simile a quello che avviene fra gli animali.

Relazione tra VOC e radici delle piante
I Composti Organici Volatili sono molecole organiche che evaporano facilmente a temperatura ambiente e nelle piante, includono terpeni, alcoli, aldeidi, esteri e derivati di acidi grassi. Non sono prodotti solo dalle foglie ma anche le radici li sintetizzano e li rilasciano nel suolo.
Questi composti favoriscono la comunicazione con altre piante e le radici rilasciano VOC che possono inibire o stimolare la crescita delle piante vicine (allelopatia). Generano interazioni con i microrganismi e quelli radicali modulano la comunità microbica del suolo, favorendo batteri e funghi benefici o ostacolando i patogeni.
Possono provocare attrazione di organismi utili, alcuni VOC ad esempio richiamano insetti o nematodi che proteggono la pianta dai parassiti.
In condizioni di carenza idrica o attacco da patogeni, essi danno segnalazione di stress e le radici possono modificare il profilo dei VOC per attivare delle risposte di difesa.
Le forme radicali hanno anche un impatto ecologico generando una sorta di rete invisibile di segnali chimici nel suolo, che regola la competizione e la cooperazione tra specie vegetali.
Questo “dialogo sotterraneo” contribuisce alla resilienza degli ecosistemi e può essere sfruttato in agricoltura per coltivazioni più sostenibili e resilienti.

Comunicazione con microrganismi e piante vicine
E’ particolarmente importante capire la relazione tra VOC e sistema radicale, dato che significa poter migliorare la gestione del suolo e la sanità delle colture oltre che sfruttarli come biomarcatori per monitorare lo stato delle piante. Si potrebbe infine ridurre in maniera ragionata l’uso di fitofarmaci, favorendo le interazioni naturali tra piante e popolazione microbica.

Principali funzioni ecologiche e regolazione della crescita microbica 
I VOC radicali sono dei messaggeri invisibili che orchestrano la vita sotterranea regolando la disponibilità di nutrienti, plasmando la comunità microbica e permettendo alle piante di comunicare tra loro. In questo modo, la rizosfera diventa un vero ecosistema collaborativo, dove chimica, biologia e agronomia si intrecciano.
Tra le funzioni ecologiche espresse dai VOC per rilevanza emergono:
• Attrazione di insetti impollinatori (quando traslocati)
• Mediazione di interazioni pianta-microbo
• Attrazione di microrganismi benefici favorendo simbiosi con micorrize e batteri promotori di crescita
• Difesa contro i patogeni con produzione di molecole tossiche o deterrenti
• Modulazione della comunità microbica tramite la selezione di microbi utili e soppressione di quelli dannosi.
• Segnalazione alle piante vicine attraverso la comunicazione chimica che induce resistenza sistemica.
• Miglioramento della disponibilità di nutrienti con acidificazione localizzata e mobilizzazione di fosforo e ferro.
• Stabilità del suolo influenzando l’aggregazione e l’idrorepellenza del suolo.

In sintesi, i composti organici volatili (VOC):
a) interagiscono con i principali cicli biogeochimici e con la formazione di ozono, particolato e altri inquinanti atmosferici;
b) proteggono le piante da stress abiotici, in particolare stress idrici, termici e ossidativi;
c) modificano il bilancio ormonale, incidendo sulla crescita delle piante e la ripartizione della biomassa root/shoot;
d) guidano la comunicazione delle piante con altri organismi, inducendo risposte di difesa diretta o indiretta contro erbivori e patogeni;
e) consentono la comunicazione tra le piante, probabilmente inducendo risposte di difesa anche nelle piante che ricevono i VOC senza ancora aver sperimentato situazioni di stress (priming).
Quest’ultima funzione dovrebbe richiedere la presenza nelle piante di meccanismi di ricezione dei VOC. La scoperta dei meccanismi con cui le piante intercettano i VOC consentirebbe l’uso degli stessi nelle pratiche di protezione sostenibile delle colture agrarie e nelle piante forestali.

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