• ozono
• spettroscopia

Nuove tecnologie di diagnosi per gli effetti fitotossici dell’ozono troposferico (O3) sono necessarie per indirizzare l’agricoltura del futuro. Il presente lavoro ha avuto lo scopo di esplorare le potenzialità della spettroscopia di vegetazione full-range (350-2500 nm) nel caratterizzare, in modo rapido e non distruttivo, le risposte di Salvia officinalis L. a un episodio di O3 (200 ppb per 5 ore). Utilizzando la Partial Least Square Regression (PLSR), sono stati sviluppati modelli spettrali per stimare da dati di riflettanza fogliare numerosi parametri relativi agli scambi gassosi fotosintetici [fotosintesi netta (A), traspirazione (E), conduttanza stomatica (gs), concentrazione intercellulare di CO2 (Ci), efficienza dell’uso dell’acqua istantanea (WUEi) e intrinseca (WUEin), efficienza istantanea di carbossilazione (k), temperatura fogliare (Tl)], allo stress ossidativo indotto dall’O3 [malondialdeide (MDA), noto marker di perossidazione lipidica], alle proprietà antiossidanti delle piante [Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC), Hydroxyl Radical Antioxidant Capacity (HORAC)] e ai principali antiossidanti non enzimatici [forma ossidata dall’acido ascorbico (DHA); rapporto tra forma ossidata e totale dell’acido ascorbico (DHA/ASATOT), glutatione ridotto (GSH) e totale (GSHTOT), carotenoidi (Car) e fenoli totali (Phen)], oltre al contenuto in clorofilla a (Chl a) e totale (ChlTOT). I migliori risultati sono stati riscontrati con le seguenti regioni spettrali: 400-1000 nm per A e k; 400-2400 nm nel caso di E, WUEi, WUEin, Tl, HORAC, GSHTOT e ChlTOT; 950-2400 nm per gs e Ci; 400-750 + 1400-2400 nm riguardo a MDA; 1400-2400 nm per ORAC; 1100-1800 nm in relazione a DHA e il rapporto DHA/ASATOT; 400-900 nm per GSH; 400-700 + 1600-1800 nm per Chl a; 1100-1400 nm per Car e 1100-1600 nm per Phen. Una buona accuratezza nelle previsioni è stata ottenuta per i parametri fisiologici, con valori medi del coefficiente di determinazione (R2) per la convalida incrociata pari a 0,65 per A, 0,80 per E, 0,70 per gs, 0,72 per Ci, 0,90 per WUEi, 0,76 per WUEin, 0,67 per k e 0,80 per Tl. Capacità estimative minori sono state riscontrate per quelli biochimici, con un R2 medio di 0,65 per MDA, 0,71 per ORAC, 0,50 per HORAC, 0,45 per DHA, 0,63 per DHA/ASATOT, 0,58 per GSH, 0,67 per GSHTOT, 0,53 per Chl a, 0,42 per ChlTOT, 0,59 per Car e 0,61 per Phen. Confrontando gli spettri (hyperspectral phenotyping), è emerso un altro aspetto-chiave riguardante la capacità di discriminare con elevata precisione le piante di controllo da quelle ozonate (la Partial Least Squares Discriminant Analysis mostrava un’accuratezza media di 0,88). In particolare, un effetto dell’O3 sui profili spettrali è stato riscontrato a 1, 2 e 5 ore dall’inizio della fumigazione, con un’accuratezza media di classificazione pari a 0,83, 0,72 e 0,75, rispettivamente. Nessuna differenza significativa tra i livelli di riflettanza è stata osservata ai tempi successivi (8 e 24 ore), suggerendo un recupero da parte delle piante esposte all’inquinante una volta terminata la fumigazione. Tale tolleranza è stata confermata dagli andamenti di indici spettrali e parametri fogliari derivati dagli spettri con i modelli PLSR generati. Una riduzione della performance fotosintetica è stata osservata dopo 2 e 5 ore di esposizione a O3, principalmente legata a limitazioni stomatiche. Una lieve alterazione dell’integrità delle membrane è stata riscontrata soltanto al temine del trattamento, mentre una generale attivazione della capacità antiossidante, legata a una regolazione del ciclo di Halliwell-Asada, è stata riportata in piante trattate. Il presente lavoro mostra con chiarezza le potenzialità della spettroscopia nella diagnosi dell’impatto ambientale sulla vegetazione.