Ruolo della concimazione azotata delle proteine della cariosside in relazione ad aspetti tecnologici e alla presenza di allergeni in frumenti duri di nuova e antica costituzione

Abstract

Le allergie causate dal frumento suscitano notevole attenzione in quanto sembrano aumentate negli ultimi anni. In particolare, viene comunemente ritenuto che la causa di ciò sia stata l’introduzione delle varietà create dopo la Rivoluzione Verde (capaci di dara un’elevata produttività con apposite pratiche agricole, tra cui la fertilizzazione) rispetto alle varietà tradizionali, le quali furono costituite per dare una produzione costante anche se non eccellente, in condizioni ambientali variabili. In questo contesto si è inserito il presente lavoro di dottorato che ha avuto due obiettivi principali: i) Stabilire il ruolo della concimazione azotata su alcuni degli aspetti legati alle proprietà tecnologiche degli impasti derivati dalle farine di frumento di nuova e antica costituzione. ii) Verificare se i livelli di concimazione azotata più alti contribuiscano all’accumulo di proteine allergeniche, in particolare quelle correlate con le allergie respiratorie, in modo diverso tra le varietà di antica e di nuova costituzione. Sono state utilizzate due varietà di frumento duro di vecchia costituzione, Senatore Cappelli e Urrìa, e due di nuova costituzione, Svevo e Claudio, sottoposte a un triplo regime di concimazione azotata, in un’unica località in due annate consecutive. Rispetto al primo obiettivo, è stato confermato un effetto positivo sull’accumulo delle proteine totali nella cariosside di frumento su tutte le varietà, sia di antica che di nuova costituzione, ma un effetto opposto tra le varietà di nuova e antica costituzione per quanto riguarda l’accumulo della frazione gluteninica, nonché dei parametri correlati alla forza dell’impasto. Per quanto riguarda il secondo obiettivo, è stato osservato che la quantità di polipeptidi immunogenici correlati con le allergie respiratorie, diminuisce con l’incremento del trattamento azotato in tutte le varietà considerate, sia relativamente alla frazione metabolica che per la frazione CM-like (quest’ultima maggiormente correlata con tale patologia). Inoltre, è stata confermata anche la già nota alta variabilità della risposta soggettiva. L’analisi proteomica infine ha mostrato che la concimazione azotata determina un maggiore nuemero di polipeptidi appartenenti alle frazioni metaboliche e CM-like al regime superiore di fertilizzazione azotata e che le proteine differenzialmente espresse corrispondono, nella maggior parte dei casi, ad allergeni noti. Quindi, questi risultati mostrano che, almeno nei genotipi qui considerati e nelle condizione prese in esame, non ci sono dati a favore dell’ipotesi che i genotipi di vecchia costituzione contengano quantità inferiori di allergeni, sebbene il ruolo della concimazione azotata nel miglioramento dei parametri qualitativi delle varietà di nuova costituzione sia stata confermata.

Wheat allergy seems increased in recent years, and it is generally believed that this is mostly due to the introduction of the new wheat cultivars developed after the Green Revolution, that give a high yield with appropriate agricultural practices, included fertilization, compared to traditional cultivars, that instead give constant production in a variable environment, although not excellent. This work had two main objectives: i) to establish the role of nitrogen fertilization on some of the aspects related to the technological performance of wheat doughs based on new and old generation durum wheat cultivars. ii) to verify if there are differences between old and new durum wheat varieties in regard to the accumulation of allergenic proteins, in particular those related to respiratory allergies, in relation to the amount of nitrogen used as fertilizer. Two traditional (old generation) durum wheat cultivars, Senatore Cappelli and Urrìa, and two new generation cultivars, Svevo and Claudio, submitted to three regimens of nitrogen fertilization in a single location in two consecutive years, have been used. As for the first objective, it was confirmed a positive effect on the accumulation of total proteins in wheat kernel of all cultivars, but a divergent effect was observed between new and old generation wheats with regard to the accumulation of the glutenin fraction, as well to parameters related to the dough strength. With regard to the second objective, it has been observed that the amount of immunogenic polypeptides involved in respiratory allergies, decreases with the increase of the nitrogenous treatment in all varieties considered, both for the metabolic and the CM-like fractions, this latter mostly correlated with this pathology. Furthermore, it was also confirmed the already known high variability of the subjective response. Finally, proteomic analysis showed that the nitrogen fertilization determines the accumulation of a greater number of polypeptides belonging to the metabolic and CM-like proteins when using higher nitrogen fertilization, and that the differentially expressed proteins correspond, in most cases, to known allergens. Thus, these results show that, at least in the genotypes here considered and in the conditions taken into consideration, there is no data in favor of the hypothesis that the genotypes of the old generation contain lower amounts of allergens, but the role of nitrogen fertilization in improving qualitative parameters of the newly developed cultivars has been confirmed.