I messaggi chimici degli insetti e delle piante

Le piante e gli insetti producono numerose sostanze che rappresentano veri e propri messaggi chimici che funzionano in maniera intraspecifica (feromoni), interspecifica (sinomoni o cairomoni) o polivalente tra gli organismi delle catene trofiche ed hanno un ruolo determinante nella vita degli insetti. La regolazione con i semiochimici di un sistema tritrofico costituito da piante coltivate, insetti erbivori dannosi (fitofagi) ed i loro nemici naturali carnivori (entomofagi) costituisce un mezzo alternativo per proteggere le colture.

Numerosi feromoni trovano già da tempo regolare impiego nella pratica fitoiatrica per monitorare, disorientare e catturare fitofagi in ecosistemi agrari e forestali. L'intercettazione di questi messaggi da parte degli entomofagi, che così localizzano più facilmente il fitofago, è un insospettato ruolo interspecifico che aggiunge una nuova possibilità all'uso dei feromoni.

Altri composti chimici, utilizzati dagli entomofagi sono i sinomoni per orientarsi verso la pianta coltivata, e i cairomoni per localizzare e riconoscere il fitofago. Il fatto nuovo è dunque che le piante attirano anche gli insetti carnivori e non solo i dannosi erbivori e gli utili impollinatori. Questa "difesa indiretta" basata sugli entomofagi va ad aggiungersi a quella più nota "difesa diretta" attuata contro i fitofagi con prodotti di vario tipo, repellenti, inibitori o tossici. Da qui la necessità di considerare le interazioni piante-insetti e non solo quelle semiochimiche.

Un altro fattore importante per l'efficacia degli entomofagi dipende dal rapporto percettibilità-affidabilità dei semiochimici, poiché in generale un composto facilmente percettibile non è affidabile e viceversa. Il primo caso è quello dei sinomoni, appariscenti per la notevole biomassa dalle piante, ma non necessariamente legati alla presenza del fitofago. Nel secondo caso, i cairomoni forniscono un'informazione precisa circa l'identità e la presenza del fitofago, ma quantitativamente limitata per le modeste dimensioni del medesimo. Il problema è stato tuttavia risolto da molti entomofagi utilizzando i sinomoni indotti dal fitofago ed i feromoni sessuali o d'aggregazione che sono, ad un tempo, abbondanti e precisi.

Attualmente il controllo biologico impiega entomofagi allevati in insettario o in biofabbrica, dando per scontato che la loro capacità di riconoscere i semiochimici non si sia persa o diminuita e che questi siano presenti in campo. Tuttavia le condizioni dell'allevamento, la selezione delle piante, le basse soglie di dannosità del fitofago e le caratteristiche ecologiche dell'agrosistema possono aver alterato anche gli equilibri semiochimici ed essere in parte la causa di limitata efficacia o insuccesso del controllo biologico tradizionale.

Da questo contesto emerge dunque la necessità di conoscere le fonti dei semiochimici e le risposte dei parassitoidi per una manipolazione in biofabbrica, in vitro ed in campo.

Nel Progetto Finalizzato "Raisa" sono stati identificati sistemi tritrofici finora sconosciuti, effettuate indagini sui parassitoidi di una cimice della soia, degli afidi dell'erba medica, di un minatore del mais e delle tignole del castagno. Trasferendo alcune metodologie da altri sistemi, mettendone a punto di nuove e concentrando gli sforzi sugli aspetti più promettenti, sono stati ottenuti risultati che, mentre sono nuovi per i rispettivi sistemi, arricchiscono la casistica e confermano sostanzialmente il quadro generale dei semiochimici sopra delineato. Non sono tuttavia mancate le sorprese dovute a parassitoidi che hanno utilizzato sostanze chimiche volatili come se fossero di contatto o fattori fisici, forma e colore, invece di quelli chimici. Ciò sta ad indicare che le attuali conoscenze sono ancora carenti.

L'attività di ricerca consente peraltro l'ottimizzazione di tecniche di allevamento, la messa a punto di supporti informatici e di altre attrezzature per osservazioni etologiche, di metodi di estrazione ed analisi e di dispositivi per lo screening elettroentomografico. Le indagini sull'anatomia funzionale hanno consentito di definire la struttura di ghiandole a feromoni del fitofago e dei recettori antennali dei parassitoidi. I biosaggi hanno dimostrato l'esistenza di sinomoni in piante indenni, di sinomoni indotti dal fitofago per via sistemica e di un composto che probabilmente ha la doppia azione di sinomone e cairomone per il fitofago. Inoltre è stata verificata la funzione cairomonica di un feromone di aggregazione e di uno sessuale. Per i cairomoni di contatto sono state individuate le fonti e per uno di essi alcuni isomeri che possono sostituire efficacemente il composto naturale. Infine, in vista di applicare i cairomoni all'allevamento in vitro, è stata definita una dieta artificiale ed un modello pilota.