Risposte comparative allo stress da calore di tre genotipi di peperoncino (Capsicum annuum L.) con diversa sensibilità alla temperatura

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 14203 (2023) Citare questo articolo

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Poiché le temperature globali sono aumentate costantemente negli ultimi decenni, lo studio degli impatti dello stress da calore sui tratti morfofisiologici e sui rendimenti economici delle colture orticole ha attirato sempre più l’attenzione di molti scienziati e agricoltori. Il peperoncino piccante (Capsicum annuum L.) è un'importante coltura orticola coltivata prevalentemente in pieno campo in Corea del Sud. In questo studio sono stati valutati gli impatti dello stress da calore prolungato su tre genotipi di peperoncino che differivano per livelli di suscettibilità allo stress. Lo studio è stato condotto in due diverse serre a temperatura controllata per 75 giorni. Piante di 48 giorni sono state coltivate in serre controllate e trattate termicamente dove le temperature erano state impostate rispettivamente a 30 °C e 35 °C durante il giorno per 75 giorni. Sono state misurate le caratteristiche morfologiche, fisiologiche e nutrizionali di tre accessioni. Tutte le accessioni di peperoncino sono state in grado di riprendersi dall'esposizione prolungata allo stress da caldo entro circa un mese. Il fenomeno del recupero è stato osservato in alcune caratteristiche morfologiche e fisiologiche significative. Ad esempio, il tasso di crescita delle piante e il tasso di fotosintesi sono aumentati significativamente dopo 40 giorni di trattamento termico. La sensibilità allo stress da calore variava tra i genotipi. Le piante che hanno prodotto più frutti rispetto alla biomassa nella fase iniziale del trattamento termico hanno avuto un recupero relativamente lento, con conseguente maggiore perdita di rendimento. Questa caratteristica morfologica chiave può essere utilizzata per futuri programmi di allevamento per adattare lo stress da caldo prolungato.

Poiché la temperatura è uno dei fattori ambientali significativi che influenza la crescita delle piante e i processi di sviluppo, tra cui la fotosintesi, la traspirazione, la respirazione, l’impollinazione e lo sviluppo dei frutti, il costante aumento della temperatura è stato un importante stress abiotico che limita la crescita e lo sviluppo delle piante. Durante le fasi dello sviluppo degli organi riproduttivi (ad esempio fioritura, impollinazione e fecondazione), in particolare, le piante erano per lo più sensibili allo stress da calore, con conseguente riduzione della resa dei frutti1,2. A causa del riscaldamento globale, la temperatura terrestre è aumentata in media di almeno 1,1 °C a partire dal 18803,4. Nel 2021, la temperatura media sulla superficie globale è stata di 0,84 °C superiore alla media del XX secolo5. In Corea, secondo il rapporto di Greenpeace6, il numero di giorni in cui la temperatura dell’aria è superiore a 33 °C è in costante aumento dagli anni ’80. Negli ultimi anni il numero dei giorni a 35°C è aumentato significativamente6. Poiché molti meteorologi si aspettavano che tali eventi più caldi aumenteranno continuamente nei prossimi 30 anni7,8,9, comprendere i potenziali impatti dello stress da caldo sulla crescita delle piante e sulla resa dei frutti giocherà un ruolo chiave nello sviluppo di strategie di adattamento per compensare questi effetti.

Il peperoncino (Capsicum annuum L.) è un ortaggio da frutto economicamente importante in Corea a causa della spezia principale nella cucina coreana. Nel 2022, la produzione totale di peperoncino in Corea è stata di circa 92.757 tonnellate10. In Corea, la maggior parte dei peperoncini piccanti viene prodotta in campo aperto su aiuole rialzate utilizzando l'irrigazione a goccia e la pacciamatura. Pertanto, le condizioni meteorologiche (ad esempio temperatura, precipitazioni, ecc.) dell'area coltivata influenzano direttamente la resa in frutta del raccolto. Sebbene i peperoni si siano adattati bene ai climi caldi, l’aumento del numero di giorni caldi (superiori a 33 °C) ha rappresentato una grande sfida per raggiungere una produzione sostenibile di peperoni in Corea. L'intervallo di temperatura ottimale per la formazione e la qualità dei frutti è compreso tra 21 e 29 °C11. Quando la temperatura supera i 32 °C, la crescita del peperoncino può essere lenta; sui frutti si può osservare il marciume apicale (BER); e possono verificarsi cessazioni dell'allegagione, con rese inferiori12.

Le risposte delle piante allo stress da caldo dipendono fortemente dal loro grado, durata e dallo stadio di sviluppo della pianta13. Lo stress da caldo danneggia direttamente o indirettamente la funzionalità della pianta, determinando cambiamenti morfofisiologici, fasi di crescita e processi metabolici anomali14 e riduzione della resa15. Queste anomalie della crescita possono essere continuamente osservate o non mostrate nelle piante mentre le piante sono esposte allo stress da caldo, e ogni pianta o genotipo si è evoluto con le proprie tolleranze o meccanismi per gestire le condizioni di stress da caldo16. Alcuni genotipi tolleranti all'interno di diverse specie di colture, al contrario, hanno avuto rese più elevate in condizioni di alta temperatura17,18,19. Diversi studi hanno riportato differenze genotipiche nella tolleranza/suscettibilità dei peperoncini piccanti confrontando i tassi di germinazione e crescita delle piantine20,21, crescita del raccolto, fisiologia, rese21, fotosintesi20,22 e lunghezza del tubo pollinico, germinazione del polline e stabilità della membrana23,24 tra calore -genotipi sensibili e tolleranti al calore. Secondo questi studi precedenti, gli aumenti dei tassi di durata e della temperatura hanno ridotto significativamente i tassi di germinazione, il peso delle piantine, i tassi di fotosintesi e la resa dei frutti sono stati significativamente ridotti quando le temperature sono almeno 5 °C superiori alla temperatura ottimale di crescita delle piante25 o a 42 °C21.