Scenario
La viticoltura è tra le attività agricole più importanti in Europa, rappresentando il 10% del valore della produzione agricola. Il cambiamento climatico ha posto sfide nella riduzione del consumo d'acqua e nell'aumento dell'efficienza della fertilizzazione, incoraggiando lo sviluppo di alternative gestionali per una produzione agronomica di qualità. Tuttavia, il cambiamento climatico sta minacciando la sostenibilità della viticoltura europea. Oltre all'acqua, l'azoto è considerato il nutriente minerale più importante nel controllo sia della resa che della qualità dell'uva, e la disponibilità di azoto nel suolo e la domanda di azoto da parte delle piante sono fortemente influenzate dalla disponibilità di acqua nel suolo. Le cultivar di Vitis vinifera hanno diverse sensibilità alle variazioni climatiche e variano nella strategia idraulica adottata per far fronte alla carenza d'acqua. La risposta della vite alla disponibilità d'acqua può essere semplificata utilizzando una scala fenomenologica che classifica le specie da isoidriche ad anisoidriche. Questa terminologia descrive l'omeostasi del potenziale idrico (Ψ) stagionale/giornaliero o il Ψ che porta alla chiusura degli stomi. Tuttavia, il paradigma iso/anisoidrico non ha svelato la risposta delle cultivar allo stress idrico e quale comportamento rappresenti una migliore adattamento alla siccità rimane poco chiaro. Il progresso della ricerca per svelare i meccanismi sottostanti di resistenza alla carenza d'acqua dovrebbe basarsi su approcci olistici che integrano molteplici parametri fisiologici e adottano l'uso di marcatori molecolari per descrivere in modo più accurato e prevedere meglio le risposte varietali alla carenza d'acqua. Abbiamo scelto due delle varietà più coltivate al mondo: il Grenache - noto per la sua tolleranza alla siccità e per avere un comportamento quasi isoidrico in caso di stress idrico - e il Cabernet Sauvignon - meno tollerante del Grenache e che mostra generalmente una risposta anisoidrica allo stress idrico.
Nelle condizioni attuali, raggiungere gli obiettivi di sostenibilità garantendo, allo stesso tempo, la produzione alimentare prevista non sarà possibile. Per questo motivo c’è una forte aspettativa di innovazioni.
L'irrigazione controllata a deficit idrico è una strategia usata per aumentare l'efficienza nell'uso dell'acqua e migliorare l'accumulo di metaboliti secondari nei grappoli d'uva. Lo stress idrico induce l'espressione di diversi geni coinvolti nella biosintesi di polifenoli e in particolare di antocianine, mentre la biosintesi dei terpeni viene indotta a livello trascrizionale in condizioni di deficit idrico. Questi metaboliti secondari sono responsabili della qualità del vino, quindi le tecniche che ne aumentano la concentrazione nei grappoli sono molto apprezzate. Tuttavia, uno stress idrico eccessivo potrebbe essere dannoso per il rendimento della vite e la redditività economica del vigneto; di conseguenza, è importante ottimizzare l'irrigazione del vigneto in base agli stili di vino desiderati e al mercato dell'uva.
Il movimento dei nutrienti nella soluzione del suolo dipende dal flusso d'acqua attraverso il percorso suolo-radice, quindi la riduzione dell'umidità del suolo può potenzialmente limitare l'acquisizione di nutrienti da parte delle piante. Si potrebbe ipotizzare che l'efficienza nell'acquisizione dei nutrienti potrebbe essere migliorata riducendo i tassi di fertilizzazione in condizioni di disponibilità limitata d'acqua. L'azoto (N) è il nutriente minerale più assorbito dalle piante, e la sua assorbimento e distribuzione all'interno della pianta devono essere coordinate per una crescita e uno sviluppo ottimali. L'azoto influenza il rendimento e la qualità dell'uva, ma i meccanismi molecolari coinvolti nell'acquisizione di N dal suolo alle radici e nella sua regolazione sotto deficit idrico nella vite sono ancora poco studiati. Il nitrato (NO3-) e l'ammonio (NH4+) si muovono nella soluzione del suolo dai pori del suolo alle radici delle piante principalmente attraverso il flusso di massa e la diffusione, rispettivamente. La disponibilità di azoto nel suolo e la domanda di N delle piante sono fortemente influenzate dalla disponibilità d'acqua nel suolo (Gonzalez-Dugo, 2010), che può anche limitare l'attività microbica modificando in modo differente i tassi di ammonificazione e nitrificazione. Finora, la ricerca ha considerato gli effetti separati della gestione dell'acqua o della fertilizzazione azotata ma ha trascurato di esplorare le loro interazioni. Per affrontare le condizioni sfavorevoli di disponibilità di acqua e azoto, le piante modificano l'architettura radicale, la capacità di assorbimento e l'esudazione nella rizosfera, con queste risposte che dipendono dalla specie/ecotipo vegetale e dalle specifiche condizioni ambientali.