La coltivazione del nocciolo rappresenta un'importante filiera agroalimentare in Italia ed in molti paesi del mondo. Diverse avversità biologiche minacciano questa coltivazione, ma tra queste la necrosi batterica causata da Xanthomonas arboricola pv. corylina (Xac) organismo nocivo da quarantena, è una delle più temute e dannose e, ad oggi, il contenimento di questa batteriosi può essere ottenuto solo mediante la prevenzione attraverso l'osservazione di opportune pratiche agronomico-colturali e l'impiego di sali di rame.
In un contesto di fattiva economia circolare, è stato sviluppato uno studio con l'obiettivo di valutare le biomasse lignocellulosiche ottenute dai residui di potatura e dai gusci delle nocciole come fonti rinnovabili per l'estrazione di cellulosa e di lignina; da questi due biopolimeri sono stati poi sintetizzati e caratterizzati nanocristalli di cellulosa e nanoparticelle di lignina e quindi gli stessi sono stati studiati rispetto alle loro proprietà antimicrobiche nei confronti dell'agente causale della necrosi batterica (Xac) del nocciolo, ed alla loro biocompatibilità con i tessuti vegetali di nocciolo.
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Lo studio è stato possibile in virtù della collaborazione tra il Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali (DAFNE) dell'Università degli Studi della Tuscia ed il Dipartimento di Scienze Farmaceutiche (DSF) dell'Università degli Studi di Perugia, ed è stato recentemente pubblicato su rivista scientifica internazionale (Circular Hazelnut Protection by Lignocellulosic Waste Valorization for Nanopesticides Development (2022), Autori: Daniele Schiavi, Riccardo Ronchetti, Veronica Di Lorenzo, Mirko Salustri, Camilla Petrucci, Riccardo Vivani, Stefano Giovagnoli, Emidio Camaioni and Giorgio M. Balestra, Appl. Sci. 2022, 12, 2604. https://doi.org/10.3390/app12052604).
I nanocristalli di cellulosa sono stati ottenuti mediante idrolisi acida e le nanoparticelle di lignina sono state sintetizzate con un metodo solvente-antisolvente dopo una digestione enzimatica. Entrambi i nanomateriali ottenuti sono stati caratterizzati chimicamente e morfologicamente prima di essere testati per la loro attività antibatterica in vitro e in vivo rispetto a Xac e per la loro biocompatibilità su piante di nocciole cv. Tonda Gentile Romana.
A sinistra: nanocristalli di cellulosa osservati al microscopio elettronico a scansione (SEM); a destra: nanoparticelle di lignina osservate al microscopio elettronico a trasmissione (TEM)
I risultati hanno indicato come queste biomasse, ottenute da scarti della coltivazione del nocciolo (potature e gusci), risultino un promettente materiale di partenza per la sintesi di nanocarrier lignocellulosici, evidenziando allo stesso tempo il potenziale dei nanocristalli di cellulosa e delle nanoparticelle di lignina come strumenti innovativi green per controllare infezioni microbiche a danno delle piante di nocciolo causate dal temibile batterio fitopatogeno (Xac), senza alcuna interferenza sul fisiologico sviluppo delle piante di nocciolo.
I saggi condotti hanno dimostrato la capacità sia dei nanocristalli di cellulosa che delle nanoparticelle di lignina di inibire in vitro la crescita batterica di Xanthomonas arboricola pv. corylina e, inoltre, quando applicati preventivamente in vivo, sono stati in grado di ridurre l'incidenza della malattia in modo equivalente a quanto registrato impiegando ossicloruro di rame.
Sintomi da Xanthomonas arboricola pv. corylina (LMG688) registrati dopo 21 giorni dall'inoculazione artificiale (1 x 106 UFC/ml) su foglie di piante di nocciolo di 1 anno, cv. Tonda Gentile Romana (da sin a ds: Controllo + (nessun trattamento); Controllo – (Ossicloruro di rame 0.6% p/v); Nanocristalli di cellulosa, 1%; Nanoparticelle di lignina, 1%)
E' la prima volta che si valuta la possibilità di sfruttare sia gli scarti della potatura delle nocciole che quelli derivanti della sgusciatura delle nocciole come fonti innovative per ottenere dei biopolimeri da riutilizzare per sviluppare strategie di protezione per le piante di nocciolo e, le materie prime lignocellulosiche proposte ed i protocolli di estrazione adottati, si sono rivelati un punto di partenza molto promettente per aumentare il valore dell'intera filiera della nocciola, in un contesto di economia circolare.
Questi risultati, insieme alla confermata compatibilità fitobiologica, suggeriscono l'uso innovativo dei nanomateriali testati come particolarmente performanti per lo sviluppo di nanoagrofarmaci. Sono già in corso differenti studi per comprendere al meglio i meccanismi biologici alla base delle attività di inibizione batterica dimostrate in questo studio offrendo così ai corilicoltori, come agli attori di altre filiere produttive, ed in collaborazione con realtà industriali interessate, lo sviluppo di strategie ecosostenibili per la protezione delle coltivazioni agrarie. alternative ai prodotti chimici ad oggi impiegati.
Per maggiori informazioni: 
Prof. Giorgio M. Balestra
Dipartimento di Scienze per l'Agricoltura e le Foreste (DAFNE)
Università degli Studi della Tuscia
Via S. Camillo de Lellis
01100 Viterbo
+ 39 0761 357474
balestra@unitus.it