“Dialoghi sul suolo e l’acqua”: La biofortificazione agronomica per migliorare le qualità nutrizionali delle piante: l'integrazione di selenio

Pagliai – Cara Beatrice, intanto è un grande piacere dialogare con te anche perché mi fa ricordare il bel periodo passato al mitico Istituto per la Chimica del Terreno di Pisa ma bando ai ricordi e veniamo al tema di questo dialogo. Nel dialogo sull’agroindustria del 9 luglio 2025 di Paolo Ranalli si parlava di una nuova frontiera rappresentata dalla “biofortificazione degli alimenti”; confesso la mia ignoranza ma non conoscevo questo termine. Approfondendo l’argomento ho trovato che si parla anche di “biofortificazione agronomica” e mi è venuto in mente che tu hai lavorato molto sulle interazioni nutrienti-suolo-pianta, specialmente per quanto riguarda il selenio. Ci puoi ribadire di cosa si tratta esattamente? 

Pezzarossa – La biofortificazione è un processo che consente di migliorare le caratteristiche nutrizionali delle piante coltivate o di alcune loro parti e può essere ottenuta mediante tecniche di ingegneria genetica, che prevedono la manipolazione del genoma della specie oggetto di studio, attraverso metodi convenzionali di miglioramento genetico, oppure con un approccio agronomico come la concimazione al suolo o la fertilizzazione fogliare. La biofortificazione agronomica è ottenuta con tecniche di fertilizzazione non invasiva e mira ad ottenere prodotti agricoli, e quindi alimenti destinati al consumo umano, arricchiti in minerali, vitamine o altri composti benefici ad alta biodisponibilità capaci di contribuire alla riduzione dell’incidenza di alcune patologie.
Lo sviluppo e la coltivazione di prodotti biofortificati possono rappresentare un’opportunità alternativa, rispondendo alle esigenze di nicchie di mercato interessate a cibi ad alto valore salutistico. La domanda di prodotti funzionali è in costante crescita e la produzione di ortofrutta biofortificata si inserisce pienamente in questa tendenza.
L’aumento della quantità di micronutrienti biodisponibili negli alimenti di origine vegetale destinati al consumo umano rappresenta una sfida particolarmente importante sia per i Paesi in via di sviluppo che per quelli industrializzati. Questo processo può costituire un valore aggiunto per le produzioni ottenute nelle società economicamente più avanzate, favorendo una maggiore competitività dei prodotti agricoli sul mercato.

Pagliai – In un momento in cui si assiste ad una stasi della produzione agricola, se non addirittura ad una sua diminuzione in molte aree del Paese, a causa di diversi fattori quali la crisi climatica in atto, ma soprattutto il progressivo degrado e quindi l’impoverimento dei suoli, a cui non sembra si stia dando l’attenzione che meriterebbe, questi nuovi approcci, come la biofortificazione agronomica, possono essere sicuramente di grande aiuto. Ma quali sono le strategie per attuarla?

Pezzarossa – L’approccio agronomico prevede l’applicazione mirata di tecniche volte a incrementare l’assorbimento e l’accumulo di elementi nutritivi nella porzione edule della pianta. Tra queste rientrano il miglioramento della qualità del suolo mediante l’uso di sostanze organiche, come compost e residui vegetali, che ne migliorano la struttura e la fertilità, e la rotazione delle colture, che contribuisce a preservare la qualità del suolo e a limitare la diffusione di parassiti. Di particolare interesse è la coltura fuori suolo, che consente un controllo molto preciso della nutrizione delle piante, perché permette di modulare l’apporto di nutrienti per aumentarne l’accumulo. Le coltivazioni fuori suolo si dividono in due categorie, in base alla presenza o all’assenza di un substrato inerte di coltivazione, come sabbia, fibra di cocco, lana di roccia. Nelle tecniche con substrato la soluzione nutritiva può essere ricircolata (ciclo chiuso), oppure il drenato può essere disperso (ciclo aperto). La coltivazione in assenza di substrato, invece, avviene direttamente in acqua con ciclo chiuso.

Pagliai – So che tu hai lavorato molto sugli aspetti nutrizionali di diverse colture; quali sono le tue esperienze sulla biofortificazione di colture su suolo e fuori suolo e quali sono, in base ai risultati che hai ottenuto, i vantaggi della biofortificazione di colture fuori suolo?

Pezzarossa – I sistemi di coltivazione fuori suolo in ambiente controllato possono contribuire in maniera decisiva all’efficacia della tecnica di biofortificazione, in quanto consentono di gestire con precisione la nutrizione della pianta e la sua produzione. Inoltre, anche per elementi considerati non essenziali per gli organismi vegetali, il loro assorbimento, seppure in quantità molto ridotte, può influenzare alcuni processi fisiologici e contribuire alla produzione e/o alla qualità del prodotto.
La biofortificazione fuori suolo presenta diversi vantaggi, tra cui un controllo più preciso e ottimizzato dell'apporto di nutrienti e una maggiore efficienza nell’uso dell’acqua, che consentono di aumentare il contenuto di specifici micronutrienti - come selenio, iodio, zinco - nelle piante. Tra gli ulteriori benefici vi sono la riduzione o l’eliminazione di patogeni e infestanti, l'indipendenza da condizioni climatiche avverse e la possibilità di coltivare in qualsiasi ambiente, senza essere limitati dalla qualità del suolo.

Pagliai – Il tuo cavallo di battaglia è il selenio e, quindi, la biofortificazione con questo elemento. Qual è l’importanza del selenio per l'essere umano e per le piante, tra fabbisogno benefico e tossicità?

Pezzarossa – Il selenio è un micronutriente essenziale per i microrganismi, gli animali e l’uomo. Agisce come antiossidante in quanto co-fattore dell’enzima glutatione perossidasi, il quale catalizza la riduzione dei perossidi, responsabili dei danni alla membrana cellulare e ai suoi componenti. Il selenio è stato individuato in gran parte dei tessuti umani esaminati e vi sono evidenze che il selenio possa avere effetti positivi nella prevenzione di alcune forme di cancro e nella neutralizzazione della tossicità da metalli pesanti. Un basso contenuto di questo microelemento nel plasma è risultato associato al declino cognitivo e alla sindrome di Alzheimer, mentre la sua integrazione può ridurre la severità degli attacchi epilettici nei bambini. Gli RDA (Recommended Dietary Allowances) indicati dall’Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti per l’integrazione giornaliera nell’uomo variano da 50 a 100 µg selenio al giorno. È bene ricordare che esiste un intervallo molto ristretto tra una dose insufficiente, che nel tempo può provocare carenza, e una dose eccessiva (oltre i 400 mg) che può causare intossicazione con effetti anche molto gravi.
Un’integrazione nutrizionale ideale, in grado di correggere uno stato di carenza, è rappresentata dalla parte edule di vegetali biofortificati che abbiano accumulato il selenio in forma di composti organici, più disponibili per l’organismo delle forme inorganiche comunemente presenti negli integratori.
Il ruolo del selenio come agente antiossidante è di grande interesse anche per alcuni processi metabolici in diverse specie vegetali agrarie, nelle quali la possibilità di rallentare e posticipare i fenomeni di maturazione e senescenza può risultare commercialmente utile, grazie agli effetti positivi sulla conservazione dei prodotti orticoli e, di conseguenza, sulla loro shelf life.