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Wheat grain (Triticum aestivum L.) possesses significant amounts of antioxidants that contribute to the dietary antiradical protection against a number of chronic diseases. Despite the increasing interest in organic food among both consumers and scientists, the availability of literature studies concerning the environment effect under organic management is still scarce. The aim of this study was to evaluate the antioxidant properties of wheat varieties by considering the genotype response to different environmental factors under biodynamic management.The soluble fraction of phenolic compounds was mainly determined by the environment, whereas a major genotypic effect was observed for the bound forms, which were present at higher amounts in red grain varieties. Moreover, a predominant effect of genotype was observed for yellow pigment content and antioxidant activity determined by the FRAP method. Despite some changes induced by environment, most genotypes had stable antioxidant properties and different phenolic profiles as determined by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry, except for the old variety Inallettabile, which was the most sensitive to environmental fluctuations.The red grain varieties Andriolo, Gentil rosso and Verna were identified as the most promising breeding material for the development of varieties with high nutraceutical value under low-input management. © 2016 Society of Chemical Industry.

The maintenance of the endothelial function, challenged by oxidative stress and inflammation, is a fundamental target of preventive dietary strategies. The aim of this study was to investigate the protective activities of a wheat peptide belonging to the family of the "non-specific lipid transfer protein type 2" (nsLTP2). Results showed that HUVECs pretreatment with nsLTP2 significantly decreased both oxidative stress and cell damage induced by inflammation, and significantly counteracted the increased expression of adhesion molecules (VCAM-1, ICAM-1, E-selectin). Moreover, nsLTP2 increased the expression of HO-1, similarly to statins. As HO-1 has been shown to ameliorate inflammation in part through its ability to inhibit expression of endothelial adhesion molecules, experiments were also conducted using two HO-1 inhibitors, showing that the induced expression of HO-1 contributes to the anti-inflammatory activity exerted by nsLTP2. Taken together, obtained results suggest a nutraceutical role played by nsLTP2 in maintaining vascular health. This work was supported by BACCHUS project (FP7 European Commission Grant Agreement 312090)

Resumo em português: Um grande entrave no cultivo da couve-flor é a incidência do fungo Alternaria brassicicola, causador da mancha foliar escura em plantas da família Brassicaceae. A utilização de sais de cobre na agricultura é questionada. De fato, estes produtos apresentam desvantagens, principalmente relacionadas com os seus depósitos no solo e a sua fitotoxicidade. Neste trabalho investigou-se os efeitos do uso de arsenico na forma ultra diluída (UHD), preparado por um processo de diluição repetida e agitação, por meio de: 1) germinação in vitro de esporos em suspenção de A. brassicicola; 2) experimento in planta e 3) ensaio em campo onde plantas de couve-flor, infectadas pelo fungo, foram pulverizadas. Diluições ultra altas de arsenico (em que não há mais presença dessas moléculas) foram eficazes em todos os experimentos, inibindo a germinação de esporos em 60,0%, controlando a doença fúngica nos experimentos in planta (eficácia relativa de 42,1%) e, no teste de campo, diminuindo o nível de infecção médio em cabeças de couve flor em 45,7% e 41,6% respectivamente, em plantas inoculadas artificialmente e infectadas naturalmente. Este é o primeiro estudo para demonstrar que as soluções ultra diluídas de arsenico efetivamente reduzem a germinação de esporos in vitro e reduzem a infecção de A. brassicicola em plantas de couve-flor, tanto em condições controladas como em campo. Nossa pesquisa ainda é muito experimental; no entanto, à luz dos resultados significativos obtidos com arsênico ultra-diluído e, dado que o elevado nível de diluição impede qualquer toxicidade ou acumulo no ambiente, o uso de UHDs poderia ser considerado uma abordagem potencial e confiável para a agricultura sustentável A major problem in cauliflower crop is the fungus Alternaria brassicicola, which causes dark leaf spot on Brassicaceae family. The current use of copper salts in agriculture is questioned. In fact, these products present some disadvantages, connected mainly with their deposits in the soil and toxicity on plants. This work investigated the effects of arsenic treatments, in ultra high diluted form (UHD), prepared by a process of repeated dilution and succussion (shaking), through: 1) in vitro germination experiments, where spores of A. brassicicola were suspended in the treatments; 2) in planta experiments and 3) a field trial, where cauliflower plants infected by the fungus were sprayed with treatments. The results showed that ultra high dilutions of arsenic (where no more molecules of this substance are present) were effective in all the experiments, inhibiting spore germination by 60.0%, controlling fungal disease in in planta experiments (relative efficacy of 42.1%), and, in field trial, decreasing the mean infection level in cauliflower heads by 45.7% and 41.6% in artificially inoculated and naturally infected plants, respectively. This is the first study to demonstrate that ultra high dilutions effectively reduce in vitro spore germination and infection of A. brassicicola in cauliflower plants, both under controlled conditions and in the field. Our research is still very experimental, however, in light of the significant results obtained with ultra-diluted arsenic, and given that its extreme high dilution level precludes any toxicity or accumulation in the environment, the use of UHDs could be considered a potential and reliable approach for sustainable agriculture

Gli stress abiotici determinando modificazioni a livello fisiologico, biochimico e molecolare delle piante, costituiscono una delle principali limitazioni per la produzione agricola mondiale. Nel 2007 la FAO ha stimato come solamente il 3,5% della superficie mondiale non sia sottoposta a stress abiotici. Il modello agro-industriale degli ultimi cinquant'anni, oltre ad avere contribuito allo sviluppo economico dell'Europa, è stato anche causa di inquinamento di acqua, aria e suolo, mediante uno sfruttamento indiscriminato delle risorse naturali. L'arsenico in particolare, naturalmente presente nell'ambiente e rilasciato dalle attività antropiche, desta particolare preoccupazione a causa dell'ampia distribuzione come contaminante ambientale e per gli effetti di fitotossicità provocati. In tale contesto, la diffusione di sistemi agricoli a basso impatto rappresenta una importante risorsa per rispondere all'emergenza del cambiamento climatico che negli anni a venire sottoporrà una superficie agricola sempre maggiore a stress di natura abiotica. Nello studio condotto è stato utilizzato uno stabile modello di crescita in vitro per valutare l'efficacia di preparati ultra diluiti (PUD), che non contenendo molecole chimiche di sintesi ben si adattano a sistemi agricoli sostenibili, su semi di frumento preventivamente sottoposti a stress sub-letale da arsenico. Sono state quindi condotte valutazioni sia a livello morfometrico (germinazione, lunghezza di germogli e radici) che molecolare (espressione genica valutata mediante analisi microarray, con validazione tramite Real-Time PCR) arricchendo la letteratura esistente di interessanti risultati. In particolare è stato osservato come lo stress da arsenico, determini una minore vigoria di coleptile e radici e a livello molecolare induca l'attivazione di pathways metabolici per proteggere e difendere le cellule vegetali dai danni derivanti dallo stress; mentre il PUD in esame (As 45x), nel sistema stressato ha indotto un recupero nella vigoria di germoglio e radici e livelli di espressione genica simili a quelli riscontrati nel controllo suggerendo un effetto "riequilibrante" del metabolismo vegetale., The unquestionable importance of abiotic stresses to world agriculture is demonstrated by the fact that altogether abiotic factors provide the major limitation to crop production worldwide. A 2007 FAO report stated that only 3.5% of the global land area is not affected by environmental stresses and that climate change will increase areas characterized by abiotic stresses. The agro-industrial model that enriched European population in the last fifty years, however has resulted in irreversible contamination of water, air and soil. In particular arsenic is a toxic metalloid widely disseminated in the environmental as a consequence of natural processes and anthropic activities, that causes global concern for health and environmental hazards. Within this context, sustainable farming systems and the use of organic treatments such as ultrahigh diluted treatments (PUD) could be important tools of mitigating the effects of climate change. The objective of the present study was to test the biological effect of PUD As45x on wheat seedling poisoned with a sub-letal dose of arsenic, using an in vitro plant system. The evaluation of the arsenic toxicity and the effectiveness of As45x was conducted through biometric measurements and molecular analyses (microarray and Real-Time PCR). The results provided evidence for a strong gene modulating effect of arsenic, upregulating molecular pathways involved in cellular protection and defense from oxidative stress. It was also observed a reduction in the length of shoots and roots. Inversely in seedlings grown from poisoned seeds and treated with PUD, a recovery of coleoptiles and roots vigor was detected together with a massive reduction of gene expression levels to values comparable to those of the control group. A plausible hypothesis is that PUD induced a reequilibration of those genes that were upregulated during arsenic stress by bringing the expression levels closer to the basal levels normally occurring in control plants.

Gli stress abiotici determinando modificazioni a livello fisiologico, biochimico e molecolare delle piante, costituiscono una delle principali limitazioni per la produzione agricola mondiale. Nel 2007 la FAO ha stimato come solamente il 3,5% della superficie mondiale non sia sottoposta a stress abiotici. Il modello agro-industriale degli ultimi cinquant'anni, oltre ad avere contribuito allo sviluppo economico dell'Europa, è stato anche causa di inquinamento di acqua, aria e suolo, mediante uno sfruttamento indiscriminato delle risorse naturali. L'arsenico in particolare, naturalmente presente nell'ambiente e rilasciato dalle attività antropiche, desta particolare preoccupazione a causa dell'ampia distribuzione come contaminante ambientale e per gli effetti di fitotossicità provocati. In tale contesto, la diffusione di sistemi agricoli a basso impatto rappresenta una importante risorsa per rispondere all'emergenza del cambiamento climatico che negli anni a venire sottoporrà una superficie agricola sempre maggiore a stress di natura abiotica. Nello studio condotto è stato utilizzato uno stabile modello di crescita in vitro per valutare l'efficacia di preparati ultra diluiti (PUD), che non contenendo molecole chimiche di sintesi ben si adattano a sistemi agricoli sostenibili, su semi di frumento preventivamente sottoposti a stress sub-letale da arsenico. Sono state quindi condotte valutazioni sia a livello morfometrico (germinazione, lunghezza di germogli e radici) che molecolare (espressione genica valutata mediante analisi microarray, con validazione tramite Real-Time PCR) arricchendo la letteratura esistente di interessanti risultati. In particolare è stato osservato come lo stress da arsenico, determini una minore vigoria di coleptile e radici e a livello molecolare induca l'attivazione di pathways metabolici per proteggere e difendere le cellule vegetali dai danni derivanti dallo stress; mentre il PUD in esame (As 45x), nel sistema stressato ha indotto un recupero nella vigoria di germoglio e radici e livelli di espressione genica simili a quelli riscontrati nel controllo suggerendo un effetto "riequilibrante" del metabolismo vegetale., The unquestionable importance of abiotic stresses to world agriculture is demonstrated by the fact that altogether abiotic factors provide the major limitation to crop production worldwide. A 2007 FAO report stated that only 3.5% of the global land area is not affected by environmental stresses and that climate change will increase areas characterized by abiotic stresses. The agro-industrial model that enriched European population in the last fifty years, however has resulted in irreversible contamination of water, air and soil. In particular arsenic is a toxic metalloid widely disseminated in the environmental as a consequence of natural processes and anthropic activities, that causes global concern for health and environmental hazards. Within this context, sustainable farming systems and the use of organic treatments such as ultrahigh diluted treatments (PUD) could be important tools of mitigating the effects of climate change. The objective of the present study was to test the biological effect of PUD As45x on wheat seedling poisoned with a sub-letal dose of arsenic, using an in vitro plant system. The evaluation of the arsenic toxicity and the effectiveness of As45x was conducted through biometric measurements and molecular analyses (microarray and Real-Time PCR). The results provided evidence for a strong gene modulating effect of arsenic, upregulating molecular pathways involved in cellular protection and defense from oxidative stress. It was also observed a reduction in the length of shoots and roots. Inversely in seedlings grown from poisoned seeds and treated with PUD, a recovery of coleoptiles and roots vigor was detected together with a massive reduction of gene expression levels to values comparable to those of the control group. A plausible hypothesis is that PUD induced a reequilibration of those genes that were upregulated during arsenic stress by bringing the expression levels closer to the basal levels normally occurring in control plants.

Food bioactive peptides are currently investigated as they display functional activities for health promotion. Although high in carbohydrates, cereals contain substantial amount of proteins thus representing a possible dietary source of bioactive peptides. In the search of bioactive peptides in different wheat varieties a 7 kDa peptide was observed by means of HPLC-UV and nanoLC-nanoESI-QTof analyses in wheat flour extracts. Through data base searches the 7 kDa signal was ascribed to a Non-specific lipid-transfer protein (NsLTP) type 2 (sequence coverage of 92%). As no data regarding NsLTP type 2 biological activity in mammalian cells are present in the literature, experiments were aimed at the analysis of potential mechanisms by which this peptide can contribute to cardiovascular health using HUVEC cell cultures. In particular antioxidant activity and cytoprotective effects following oxidative or inflammatory stimulation were evaluated. Moreover, NsLTP type2 was also analysed for its ability to inhibit Angiotensin converting enzyme, a therapeutic target for the treatment of hypertension. This work was supported by BACCHUS project (FP7 European Commission Grant Agreement 312090).

Il termine piante officinali definisce un ampio gruppo di specie vegetali utilizzate, in passato, nelle officine farmaceutiche ma, in una accezione più ampia, include anche le piante per uso aromatico, cosmetico, colorante, biocida ed agrofunzionale. Questa categoria di piante ha avuto un grande interesse economico che si è perso, nel tempo, con l’evoluzione della chimica in grado di produrre, per via sintetica, quasi tutti “i principi attivi officinali”. L’odierna crescente richiesta di prodotti naturali, in grado di fornire effetti complessi che le molecole di sintesi non sempre assicurano, ha riaperto l’interesse per le piante officinali motivando la preparazione di un nuovo libro: Produzione ed impiego delle piante officinali. Quest’opera, frutto della collaborazione di un gruppo di specialisti, di seguito elencati, tratta, oltre che gli aspetti agronomici di un buon numero di specie anche il metabolismo, l’utilizzo, l’espressione dei principi attivi, gli aspetti economici e legislativi ed i processi post-raccolta delle piante officinali. Questo volume sostituisce quello di Catizone, Marotti, Toderi, Tétény stampato da Patron nel 1986: Coltivazione delle piante medicinali e aromatiche che, per un quarto di secolo, è stato un punto di riferimento per studenti ed operatori del settore. L’opera vuole fornire la cornice generale ove inquadrare la conoscenza professionale atta al consiglio terapeutico e all’uso delle piante officinali. Le molecole indicate costituiscono la base di conoscenza scientifica per il loro inserimento terapeutico in alcune patologie conclamate e nella medicina preventiva. Le molecole vegetali inserite nei loro naturali fitocomplessi possono realizzare, con l’aiuto del medico, una primaria azione coadiuvante la terapia farmacologica. Le piante officinali, ma anche le piante con i loro frutti ad uso alimentare, danno un valore superiore alla singola molecola che viene attivata e potenziata, nei suoi effetti, da altre molecole in esse contenute. In un tempo, come il nostro, in cui domina la medicina sintomatologica, per ogni segno e sintomo clinico è disponibile uno specifico farmaco, la conoscenza della complessità e specificità delle molecole contenute nelle piante officinali, apre nuove strade per “curare” le cause delle patologie umane ed animali.

Il termine piante officinali definisce un ampio gruppo di specie vegetali utilizzate, in passato, nelle officine farmaceutiche ma, in una accezione più ampia, include anche le piante per uso aromatico, cosmetico, colorante, biocida ed agrofunzionale. Questa categoria di piante ha avuto un grande interesse economico che si è perso, nel tempo, con l’evoluzione della chimica in grado di produrre, per via sintetica, quasi tutti “i principi attivi officinali”. L’odierna crescente richiesta di prodotti naturali, in grado di fornire effetti complessi che le molecole di sintesi non sempre assicurano, ha riaperto l’interesse per le piante officinali motivando la preparazione di un nuovo libro: Produzione ed impiego delle piante officinali. Quest’opera, frutto della collaborazione di un gruppo di specialisti, di seguito elencati, tratta, oltre che gli aspetti agronomici di un buon numero di specie anche il metabolismo, l’utilizzo, l’espressione dei principi attivi, gli aspetti economici e legislativi ed i processi post-raccolta delle piante officinali. Questo volume sostituisce quello di Catizone, Marotti, Toderi, Tétény stampato da Patron nel 1986: Coltivazione delle piante medicinali e aromatiche che, per un quarto di secolo, è stato un punto di riferimento per studenti ed operatori del settore. L’opera vuole fornire la cornice generale ove inquadrare la conoscenza professionale atta al consiglio terapeutico e all’uso delle piante officinali. Le molecole indicate costituiscono la base di conoscenza scientifica per il loro inserimento terapeutico in alcune patologie conclamate e nella medicina preventiva. Le molecole vegetali inserite nei loro naturali fitocomplessi possono realizzare, con l’aiuto del medico, una primaria azione coadiuvante la terapia farmacologica. Le piante officinali, ma anche le piante con i loro frutti ad uso alimentare, danno un valore superiore alla singola molecola che viene attivata e potenziata, nei suoi effetti, da altre molecole in esse contenute. In un tempo, come il nostro, in cui domina la medicina sintomatologica, per ogni segno e sintomo clinico è disponibile uno specifico farmaco, la conoscenza della complessità e specificità delle molecole contenute nelle piante officinali, apre nuove strade per “curare” le cause delle patologie umane ed animali.

La biodiversità agricola nella strategia nazionale per la biodiversità

It raises a great deal of recent interest that organic wheat constitutes valuable nutraceutical raw material for healthy food production and special dietary uses. In particular, khorasan wheat (T. turgidum ssp. turanicum) has attracted great attention because of its specific nutritional and functional properties (antioxidant, antitumoral and prebiotic activities). Currently, few data about fibre and antioxidant composition of organically grown Kamut® brand grains is available in literature and, as far as we know, the changes of their amounts as a function of cropping year and growing location have never been investigated. Moreover, this is the first study in which an organically grown crop is investigated in a region of such broad expanse, including several different environments, covering an area of approximately 180,000 km2 . The aim of the research was to provide an overview of the health- -promoting properties of Kamut® brand grains produced at different locations (Canada and USA) and to contribute to the understanding of the environmental dynamics affecting the phytochemical profile. A collection consisting of 109 samples of organic Kamut® brand grains harvested in different farms of North America in 2010, was characterized for agronomic traits, antioxidant compounds (polyphenols, flavonoids) and fibre components (soluble and insoluble dietary fibres, resistant starch). As regards the agronomic performance, the results demonstrated a high heterogeneity among samples. Yield, test weight and protein content varied within the intervals 0.30–1.69 t/ha, 49.2–61.1 kg/hl and 12.6– –16.6 g/100 g, respectively. As previously reported in literature, the content of health-promoting compounds is strongly influenced by environmental conditions. In fact, the investigated wheat grains showed great variability for the total polyphenol and flavonoid contents (133.6–223.4 and 28.6– –63.6 mg/100g, respectively). The insoluble fibre content varied between 12.55 and 20.25 g/100 g, while the soluble dietary fraction showed less heterogeneity(2.70–4.31 g/100 g). Concerning starch, statistically significant differences were observed between farms for the amounts of both the resistant and the total starch (0.22–1.5 and 57.7–66.4 g/100 g, respectively). The results of the research were computed using Geographic Information System (GIS) to develop quality maps that showed the variability of the phytochemical amounts among the North American farms and allowed the identification of areas in which bioactive compounds had accumulated at a higher level in the wheat grains. According to the present results, the choice of a growing location in which the accumulation of health-promoting compounds (i.e. polyphenols, fibres) is stimulated by specific climatic conditions may be a key factor for the production of organic wheat foodstuff as a functional food.

The mycotoxin contamination of flours is an important concern of the organic sector, in which no fungicide can be applied to the crop. The most common toxin occurring in wheat flours is deoxynivalenol (DON) that belongs to the trichothecene class and is produced by several fungi of the Fusarium genus (mainly F. culmorum and F. graminearum). Two different field experimental trials were set up for two subsequent growing seasons (2009/2010; 2010/2011): 1) comparison between 1 modern (Palesio) and 5 old (Inallettabile, Andriolo, Gentil Rosso, Verna, Frassineto) common wheat varieties under organic farming; 2) comparison between one old durum-type (Kamut®Khorasan) and one modern durum wheat variety (Claudio) under organic farming. Different DON accumulation in the grains was observed comparing the two cropping years as a result of changing weather conditions: wheat varieties grown during the first cropping season presented higher mycotoxin levels (0.19 and 1.19 mg/kg for common and durum wheat, respectively) as compared to those observed in the second year (0.02 and 0.33 mg/kg for common and durum wheat, respectively). The higher DON levels of Kamut and Claudio flours confirmed the higher susceptibility of durum-type wheat to Fusarium head blight, but no differences were observed among genotypes for each wheat species. Interestingly, despite of the interdiction in using fungicides, in common wheat cultivars grown according to organic farming the mycotoxin content was lower than the legislative limits set for all the food categories, as indicated in the current EU regulation (EC N. 1126/2007).

BACKGROUND: The increasing interest in organic food products and environmental friendly practices has emphasised the importance of selecting crop varieties suitable for the low-input sector. Moreover, in recent years the relationship between diet and human health has gained much attention among consumers. The aim of this study was to comparatively evaluate the agronomic performance and the nutrient and phytochemical composition of old and modern Italian wheat genotypes grown under low-input management. RESULTS: Research highlighted that several old wheat genotypes were comparable to the modern ones in terms of agronomic performance and nutrient content. Genotype and environmental conditions (growing season), as well as their interaction, significantly affected the phytochemical composition of wheat grains for most of the analysed bioactive compounds. High variability was observed among the wheat genotypes for dietary fibre (154.7–183.3 g kg−1), polyphenol (1.94–2.77 mg g−1), tocopherol (9.1–21.2mg kg−1) and carotenoid (701.4–3243 μg kg−1) content. CONCLUSION: The comparative study of old and modern wheat varieties highlighted that, under low-input conditions, ancient genotypes may equal modern ones in terms of agronomic traits and additionally provide nutraceutical value-added wheat grains. The most promising ancient varieties for the unique phytochemical profiles are Gentil rosso, Marzuolo d’aqui and Verna.

Ad oggi il Trentino produce il 2% del totale fragolicolo italiano e con circa 4.500 tonnellate di prodotto annuo, questa coltura orticola rappresenta una rilevante risorsa territoriale. A livello regionale numerose sono le sagre e le fiere dedicate a questo frutto gustoso e la ricerca e la sperimentazione sul territorio di vecchie e nuove varietà fornisce agli operatori di settore e ai consumatori un’ampia gamma di forme, colori e sapori. La fragola tuttavia si può definire una coltura tutt’altro che facile sotto il profilo della gestione fitosanitaria. Numerosi insetti e acari, nonché funghi, virus e batteri fitopatogeni possono infatti colpire le coltivazioni causando danni ingenti. Sia che si tratti di produttori biologici che convenzionali, la scalarità della raccolta e i forti rischi di attacchi fungini proprio in prossimità della maturazione dei frutti, impongono a tutti i fragolicoltori una grande attenzione nell’impiego di mezzi di difesa per il rispetto dei tempi di carenza. L’opportunità quindi, di disporre di tecniche, mezzi e strategie in grado di preservare la sanità della coltura anche in questa fase critica, è un’esigenza molto sentita. Un possibile approccio eco-compatibile è rappresentato dall’impiego di trattamenti con sostanze di origine vegetale o minerale estremamente diluite e “dinamizzate” (sottoposte cioè ad una fase di agitazione meccanica tra una diluizione e l’altra) che, proprio grazie all’estrema diluizione, non comportano problemi di tossicità o accumulo nell’ambiente. L’impiego di tali trattamenti è attualmente limitato a realtà agricole di nicchia come quelle dell’agricoltura biodinamica, che comporta protocolli più rigorosi rispetto all’agricoltura biologica escludendo l’uso di qualsiasi composto chimico di sintesi pertutte le fasi produttive. Alcuni dei lavori sperimentali già condotti suggeriscono che tali trattamenti possano avere un ruolo sia nella cura che nella prevenzione delle malattie causate da alcuni agenti patogeni.

Il grande interesse rivolto attualmente ai benefici derivanti dal consumo di alimenti funzionali, ha portato alla caratterizzazione di composti fitochimici presenti nei cereali e nelle diverse varietà. In questo contesto le cultivar antiche svolgono un ruolo di primo piano, in quanto caratterizzate da un peculiare contenuto in composti funzionali che conferisce loro spiccate proprietà nutraceutiche. Nella presente ricerca 16 varietà antiche (“Andriolo”, “Autonomia A”, “Autonomia B”, “Benco”, “Bianco Nostrale”, “Canove”, “Carosello”, “Frassineto”, “Gentil Bianco”, “Gentil Rosso”, “Gentil Rosso mutico”, “Inalettabile”, “Marzuolo d’Aqui”, “Marzuolo Val Punteria”, “Sieve”, “Verna”) e 6 moderne (“Bilancia”, “Bolero”, “Eureka”, “Mieti”, “Nobel”, “Palesio”) di frumento tenero sono state caratterizzate per il contenuto in composti fenolici bioattivi tramite approccio metabolomico. Le analisi relative al contenuto totale in polifenoli e flavonoidi non hanno evidenziato differenze significative tra varietà moderne e antiche. Tuttavia, il profilo fitochimico qualitativo è risultato notevolmente differente tra le accessioni oggetto di indagine. Le analisi in HPLC-TOF-MS hanno portato all’identificazione di oltre 60 composti fenolici, tra i quali cumarine acidi fenolici, antocianine, flavoni, isoflavoni, protoantocianidine, stilbeni e lignani. Sulla base della similarità dei profili fitochimici i genotipi di antica costituzione sono stati suddivisi in due gruppi. Il gruppo formato da Bianco Nostrale, Frassineto, Gentil Rosso, Gentil Rosso mutico, Marzuolo d’Aqui e Verna ha evidenziato, sia nella frazione libera che in quella legata, un numero medio di composti fenolici e di isomeri totali significativamente maggiore rispetto alle altre varietà oggetto di studio.Tra le varietà moderne, i profili metabolomici più ricchi sono stati osservati per Nobel e Palesio. Il contenuto peculiare in composti fenolici bioattivi di alcune varietà di antica costituzione (Bianco Nostrale, Frassineto, Gentil Rosso, Gentil Rosso mutico, Marzuolo d’Aqui e Verna) suggerisce un loro utilizzo in programmi di miglioramento genetico finalizzati all’ottenimento di varietà con caratteri qualitativi di pregio ed un più elevato contenuto in composti benefici per la salute. Tra le varietà moderne, Nobel appare il genotipo caratterizzato da un contenuto quali-quantitativo in polifenoli bioattivi superiore rispetto alle altre varietà di recente costituzione.

Recenti studi individuano le leguminose da granella come piante funzionali, in quanto producono svariati composti appartenenti alla classe dei flavonoidi che oltre a determinare il colore del tegumento di alcune specie di fagiolo, possono migliorare le funzioni biologiche e ridurre il rischio di malattie croniche nell’uomo. La presente ricerca è stata condotta su un’accessione di fagiolo comune (Phaseolus vulgaris L., cv. Verdone), allo scopo di valutare a livello del germoglio, l’effetto di stress abiotici (fisici e chimici) sui livelli di mRNA per l’enzima chalcone sintasi (CHS), sull’attività enzimatica di fenilalananina-ammonio liasi (PAL) e tirosina-ammonio liasi (TAL) (enzimi chiave nella sintesi dei flavonoidi) e sul contenuto in flavonoidi. I germogli di fagiolo, allo stadio di due foglie vere, sono stati sottoposti a trattamenti con elicitori fisici (radiazioni UV-B) e chimici (chitosano, acido b-amminobutirrico-BABA e bentonite). A 0, 6, 18, 24 e 48 ore dai trattamenti sono state effettuate le seguenti determinazioni sperimentali: 1) valutazione dell’mRNA per l’enzima CHS mediante PCR Real Time, 2) attività enzimatica mediante saggio spettrofotometrico, 3) contenuto in flavonoidi tramite RP-HPLC. L’irraggiamento con UV-B è risultato il migliore metodo di elicitazione (aumento, a 6 e 18 ore, dell’attività di PAL di 0,7 e 0,8 volte, aumento dei livelli di mRNA a 18 ore di 14 volte e aumento di 7 volte dei flavonoidi a 48 ore); anche i trattamenti con BABA e Bentonite hanno indotto un significativo aumento del contenuto in flavonoidi (rispettivamente di 6 volte a 18 ore e di 5,5 volte a 24 ore), mentre il chitosano non ha fornito rilevanti risultati. Alla luce dei risultati ottenuti e data la valenza nutraceutica dei flavonoidi, è evidente come sia importante sviluppare metodi biotecnologici per la loro produzione su larga scala. Inoltre si apre la concreta prospettiva di utilizzare il fagiolo nella nostra alimentazione non solo come granella, ma anche come germoglio.

Il grande interesse rivolto attualmente ai benefici derivanti dal consumo di alimenti funzionali, ha portato alla caratterizzazione di composti fitochimici presenti nei cereali e nelle diverse varietà. In questo contesto le cultivar antiche svolgono un ruolo di primo piano, in quanto caratterizzate da un peculiare contenuto in composti funzionali che conferisce loro spiccate proprietà nutraceutiche. Nella presente ricerca due varietà antiche (Senatore Cappelli, Urria), 7 varietà moderne (Anco Marzio, Claudio, Iride, Levante, Orobel, Solex, Svevo) di frumento duro (Triticum turgidum ssp. durum) e un campione commerciale di Kamut (Triticum turgidum ssp. turanicum) sono state caratterizzate per il contenuto quantitativo e qualitativo in composti fenolici bioattivi. Le analisi hanno messo in evidenza che i valori medi del contenuto in polifenoli e flavonoidi totali nelle antiche varietà (878.2±19.0 µmol di acido gallico equivalenti/100 g di granella e 122.6±25.4 µmol di catechina equivalenti/100 g di granella, rispettivamente) non differiscono significativamente da quelli ottenuti per le varietà moderne (865.9±128.9 µmol di acido gallico equivalenti/100 g di granella e 123.5±20.6 µmol di catechina equivalenti/100 g di granella, rispettivamente). Tuttavia le analisi di spettrometria di massa (RRLC-TOF-MS) hanno evidenziato notevoli differenze tra i profili fitochimici delle dieci varietà studiate. Le accessioni antiche sono risultate caratterizzate da un numero medio di composti fenolici e isomeri significativamente più alto rispetto ai moderni genotipi. Inoltre è stata riscontrata la presenza di composti unici nei profili fitochimici di alcune varietà analizzate. Il peculiare contenuto in composti bioattivi delle varietà antiche studiate ne suggerisce l’utilizzo come fonte di biodiversità per programmi di miglioramento genetico, nonché per ottenere un prodotto finale naturalmente arricchito di composti benefici. Ulteriori studi sono in corso allo scopo di completare il profilo fitochimico (contenuto in carotenoidi, fibre solubili e insolubili, amido resistente) in genotipi antichi e moderni di frumento duro e tenero (Triticum aestivum L.).

Da tempo è noto il ruolo “funzionale” svolto dai flavonoidi nel prevenire alterazioni e malattie degenerative dell’uomo. Tali composti sono presenti in quantità significative in diverse leguminose. Obiettivo della ricerca è stato sviluppare un protocollo produttivo per ottenere un elevato e costante contenuto in fitoestrogeni, per un utilizzo alimentare sia diretto che indiretto (integratori e preparati nutraceutici). La ricerca è stata condotta su 21 accessioni di fagiolo comune (Phaseolus vulgaris L.), disponibili come collezione di germoplasma presso l’Università di Bologna, e su 1 cultivar di soia (Pacific), nota per l’elevato tenore in isoflavoni. Le analisi per la determinazione dei fitoestrogeni sono state effettuate su materiale sano e coltivato in vitro. Il contenuto in fitoestrogeni è stato determinato tramite HPLC-DAD, dopo estrazione idroalcolica. Un primo screening effettuato sui semi delle 21 cultivars in esame hanno evidenziato l’assenza di isoflavoni e la presenza di flavonoli nel tegumento esterno in solo 7 accessioni. Nelle successive analisi, condotte a livello del germoglio, sono state valutate diverse condizioni di germinazione. I risultati hanno messo in evidenza come la mancata sterilizzazione combinata a germinazione su sabbia, in condizioni termo-luminose sub-ottimali abbiano indotto nei germogli una maggiore sintesi di composti funzionali. In particolare, il contenuto totale in flavonoidi è risultato compreso tra 81,4 e 3,1 ug/g di germoglio fresco (5-10 volte inferiore rispetto alla soia), mentre il contenuto in fitoestrogeni è risultato compreso tra 20,1 e 2,6 ug/g di germoglio fresco (5-8 volte inferiore rispetto alla soia). Questi dati evidenziano un marcato effetto del genotipo e delle condizioni di germinazione sul contenuto in composti funzionali. Ulteriori analisi effettuate confrontando due differenti stadi (2 cm e 2 foglie vere) e condizioni di crescita (buio e luce) hanno evidenziato che in stadi precoci di germinazione e al buio si ottengono concentrazioni maggiori di composti funzionali.

Il cavolfiore è una coltura ampiamente diffusa in Italia ed in particolare nelle Marche dove vengono coltivati diversi ecotipi locali in regime biologico. La presente ricerca è incentrata su un quadro fitopatologico caratterizzante l’agricoltura del territorio marchigiano: l’alternariosi del cavolfiore indotta da Alternaria brassicicola. A seguito della pubblicazione del Reg. (CE) 473 del 2002, che limita l’impiego del rame in agricoltura biologica in quanto fitotossico, è stata valutata l’efficacia di trattamenti estremamente diluiti e di composti naturali sul contenimento dell’alternariosi in cavolfiore. E’ stato effettuato uno screening preliminare per valutare l’efficacia di diversi trattamenti in prove in vitro: si è ottenuta una inibizione significativa della germinazione delle spore fungine con alcuni dei trattamenti saggiati, che sono poi stati scelti per la successiva prova di campo. Per tale prova, piante di Brassica oleracea L. cultivar clx 33247 sono state trapiantate allo stadio di tre foglie vere; il campo era suddiviso in 20 parcelle (4 repliche per trattamento e 6 piante per parcella) secondo uno schema a blocchi randomizzato e i trattamenti scelti sulla base del precedente screening sono stati: triossido di arsenico ultradiluito e dinamizzato (As2O3 dH 35), bentonite (10 g/l), acido ß-aminobutirrico (BABA, 5mM), H2O (controllo negativo) e ossicloruro di rame (Cu 3 g/l, controllo positivo). Nonostante non si sia verificata l’infezione fungina spontanea a causa di condizioni ambientali sfavorevoli, si sono potuti raccogliere dati di tipo agronomico e morfologico, che hanno mostrato alcune significative differenze tra trattati e controlli. Infine i cavolfiori ottenuti nella prova di campo sono stati caratterizzati da un punto di vista quali-quantitativo (analisi HPLC-DAD e dosaggio spettrofotometrico) per quanto riguarda il contenuto in glucosinolati, metaboliti secondari importanti sia come composti di difesa della pianta sia a livello nutraceutico, come plant food protection agents (PFPA). Dalle analisi è emerso che As2O3 dH 35 ha indotto un incremento nella sintesi dei glucosinolati rispetto al controllo. La sperimentazione condotta sembra evidenziare la possibilità di utilizzare alcuni dei trattamenti saggiati come integrazione ai sali di rame per lo sviluppo di un’agricoltura sostenibile; sono comunque in corso ulteriori studi per confermare i risultati ottenuti.

SUMMARYRecently, organic farming systems have attracted the attention of consumers because of their low environmental impact. Organic agriculture is a valid alternative to conventional farming and ancient wheat, such as KAMUT® khorasan wheat (T. turgidum ssp. turanicum), has emerged as an industry leader for its nutritional and functional properties (anti-inflammatory, antioxidant and prebiotic).The aim of the present study was to evaluate environmental effects on the quality of KAMUT® khorasan grains harvested in the last two decades (1989–2012) on one farm in Montana (USA), through the evaluation of phytochemical accumulation. Results revealed high variability in the amounts of macronutrients and nutraceuticals. In particular, from 1989 to 2012, there was a decreasing trend in starch content (ranging from 70·87 to 50·54/100 g) and amylose (from 41·48 to 31·46% of total starch) with a slight increase of insoluble dietary fibre (from 12·14 to 17·75/100 g). The soluble dietary fibre content varied among the years of cultivation even if the general trend remained constant (4·57–2·82/100 g). High variability of total polyphenols content was observed with the free soluble fraction present at lower levels than bound polyphenols (BP). Moreover, an inverse correlation between free and BP was observed. The results obtained in the present study show that the influence of environmental conditions plays a fundamental role in the accumulation of primary and secondary metabolites in wheat kernels and strongly modulate the nutritional and nutraceutical value of flour.