Lo sviluppo di prodotti chimici per proteggere le colture agricole è un’attività importante nell’industria chimica. Senza questi prodotti, molti raccolti subirebbero perdite drammatiche. Alcune di queste sostanze chimiche, ad esempio gli insetticidi, sono anche molto importanti nella lotta contro le malattie umane e animali. Le proprietà ambientali e tossicologiche di queste sostanze chimiche sono notevolmente migliorate negli ultimi sei decenni. La ricerca mira a produrre sostanze chimiche che non siano solo potenti, ma specifiche per lo scopo richiesto, senza influire in altro modo sull’ambiente. Poiché i parassiti possono sviluppare resistenza ai prodotti chimici per la protezione delle colture, è necessario sviluppare continuamente nuovi prodotti.
L’Unione europea beneficia di uno dei sistemi più rigorosi al mondo, se non il più severo, per quanto concerne l’autorizzazione e il controllo dell’utilizzo dei prodotti fitosanitari . La direttiva 2009/128/CE sull’utilizzo sostenibile dei fitosanitari (direttiva sull’utilizzo sostenibile), il regolamento (CE) n. 1107/2009 , il regolamento (CE) n. 396/2005 , il regolamento (UE) 2017/625 e il regolamento (CE) n. 1185/2009 costituiscono la base legislativa per l’utilizzo sicuro e sostenibile dei pesticidi nell’Unione europea.
Tre gruppi di sostanze chimiche dominano questa parte dell’industria chimica (Figura 1). Loro sono:
- Erbicidi: sostanze che uccidono o inibiscono la crescita di piante indesiderate (erbacce)
- Insetticidi: sostanze che uccidono i parassiti degli artropodi, cioè insetti e acari
- Fungicidi: sostanze che distruggono o impediscono la crescita di funghi patogeni
Tutti e tre sono pesticidi.
L’efficacia di un pesticida è il risultato del corretto assemblaggio 3D di gruppi specifici nella struttura chimica del suo ingrediente attivo. Diversi composti di una data classe chimica hanno efficacia correlata se includono un insieme di gruppi funzionali disposti nello spazio in modo da mimare la funzione della molecola biochimica target (ad esempio una proteina) del parassita. Questo insieme di sostanze sono chiamate toxofore, ovvero sostanze con proprietà tossiche.
Sviluppo di nuove sostanze chimiche
Si stima che scoprire un nuovo prodotto, testarlo a fondo per la sua azione e sicurezza per l’ambiente e sviluppare tecniche di produzione per la sua sintesi costi circa 150-200 milioni. Servono in media dai 10 ai 15 anni per farlo, quindi non c’è da stupirsi che, in tutto il mondo, vengano introdotte solo circa 12 sostanze chimiche ogni anno. Tuttavia, queste sostanze chimiche sono fondamentali per la produzione di alimenti.
A volte imitare il modo in cui la natura protegge le piante può fornire la risposta a una sintesi efficiente, in termini di costi, di prodotti chimici per la protezione delle colture. I piretroidi, usati come insetticidi, sono esempi di questo processo. Un altro esempio è quello delle strobilurine, fungicidi che imitano la strobilurina (un fungicida naturale, un derivato dell’acido p-metossipropenoico).
C’è una continua ricerca di pesticidi a rischio minimo: si intende prodotti efficaci in piccole quantità, non suscettibili ai parassiti che sviluppano resistenza e a una bassa tossicità per organismi non-target (esseri umani, uccelli, pesci e piante). Idealmente, gli organismi non-target non hanno lo stesso recettore influenzato dal pesticida o non condividono la vulnerabilità del recettore che viene sfruttato dal pesticida.
Centinaia di pesticidi sono attualmente in uso o in fase di sviluppo. Questa pagina descrive alcuni esempi di pesticidi attualmente utilizzati per ciascuno dei tre gruppi: erbicidi, insetticidi e fungicidi.
Principi attivi contenuti
Quantità di principi attivi contenuti nei prodotti fitosanitari distribuiti, in kg (dati 2018, fonte Istat.it, sezione agricoltura)
- Fungicidi, 31 327 889
- Insetticidi e acaricidi, 5 374 363
- Erbicidi, 6 880 130
- Prodotti fitosanitari e principi attivi vari, 10 099 920
- di origine vegetale o animale, 220 099
- microrganismi, 42 018
- composti chimici vari, 87 815
- altri prodotti fitosanitari e principi attivi di origine biologica, 123 990
Tutte le voci, 54 156 226.
Totale principi attivi consentiti in agricoltura biologica (fungicidi, insetticidi ed altri prodotti anche di origine biologica), 25 715 126.
Erbicidi
L’Italia è al 7° posto in Europa per vendita di erbicidi (figura 2).
Gli erbicidi sono usati per controllare la crescita di piante indesiderate (erbacce). I moderni erbicidi generalmente agiscono limitando la crescita. Inibiscono l’azione di uno o più dei tanti recettori che catalizzano le reazioni essenziali per la crescita della pianta. Tuttavia, esiste un gruppo, le auxine, che uccide stimolando la crescita. Gli erbicidi selettivi posso adoperare diversi meccanismi selettivi; per esempio, il recettore target nella pianta infestante è influenzato più di quello della coltura, o l’erbicida viene degradato più rapidamente all’interno della coltura, o l’assorbimento del principio attivo differisce da quello delle erbe infestanti. Gli erbicidi non selettivi uccidono invece sia i raccolti sia le erbacce.
Gli erbicidi possono agire in diversi modi:
- tramite contatto diretto con tessuti vegetali, ad esempio foglie (ad esempio, il paraquat è un tipico erbicida da contatto).
- per traslocazione (erbicidi sistemici), per cui il composto ha la capacità di essere assorbito dalle parti aeree della pianta e viene trasportato alle radici (traslocazione basipeta) o assorbito dalle radici e trasportato alle parti superiori della pianta (traslocazione acropetale); Il glifosato e gli ormoni della crescita appartengono al secondo di questi gruppi; alcuni erbicidi funzionano attraverso una combinazione di entrambi i metodi: ad esempio i triketoni vengono trasportati sia verso il basso che verso l’alto.
Alcune classi di erbicidi:
(a) Bipiridili
Si tratta di erbicidi non selettivi che agiscono interferendo con la fotosintesi. Il paraquat è uno dei bipiridili più utilizzati. Sebbene estremamente velenoso se ingerito, il paraquat si lega saldamente al suolo e si disattiva rapidamente. È venduto con nomi commerciali come Weedol e Gramoxone.
(b) Auxine
Le auxine sono ormoni vegetali. Il membro più importante della famiglia è l’acido fenilacetico (PAA).
Le auxine agiscono favorendo la crescita della pianta ma, date alte dosi, questo può uccidere la pianta e quindi agire da erbicida. Un esempio di auxina sintetica è l’acido 2,4-diclorofenossietanoico, spesso noto come 2,4-D.
Le auxine sono spesso usate come sali o esteri. Sono erbicidi sistemici e una volta assorbiti agiscono per traslocazione. Due auxine commercialmente vendute che imitano l’IAA sono il picloram e l’aminopiralide. Sono entrambi selettivi per le piante a foglia larga che assorbono l’erbicida attraverso le foglie e lo traslocano alle radici. Possono essere usati per uccidere erbacce come moli, cardi, denti di leone e ortiche.
Questi composti sono degradati dall’azione dei microrganismi nel terreno e fotochimicamente sulla foglia della pianta.
(c) Glicine
Il glifosato (N-(fosfonometil)glicina, C3H8NO5P) è un composto ad azione sistemica non selettiva, utile nel controllo di piante infestanti e graminacee a foglia larga. È di gran lunga l’erbicida più utilizzato dal mondo.
L’erbicida viene assorbito dalle foglie e poi si muove verso le radici. Inibendo l’azione di un enzima previene la produzione di amminoacidi aromatici necessari alle piante per la sintesi proteica. Poiché questo enzima è assente nei mammiferi, il glifosato ha poca tossicità. È molto efficace e si degrada rapidamente nel terreno e dalla luce. È commercializzato con molti nomi tra cui Roundup e Tumbleweed.
Sebbene il glifosato sia un erbicida non selettivo, sono stati sviluppati semi selettivi di mais e soia (tramite ingegneria genetica) le cui piante possono resistere all’erbicida. Pertanto, i campi possono essere irrorati con l’erbicida e queste colture transgeniche saranno le uniche che non saranno interessate. Questi semi sono utilizzati in molte parti del mondo, ma non sono autorizzati nella maggior parte dei paesi dell’UE, ad eccezione per uso nella ricerca.
Parallelamente al crescente utilizzo del glifosato, sono sorte controversie in Europa (oltre che negli USA, America Latina e Asia) sugli effetti diretti e indiretti dell’uso del glifosato sull’ambiente e sulla salute umana e sul glifosato registrazione e regolamenti. In Europa, i dibattiti si sono svolti in più arene (ad es. Reti sociali, riviste scientifiche e arene di decisioni di politica pubblica) e hanno portato, ad esempio, a un’iniziativa dei cittadini europei (bandire il glifosato e proteggere le persone e l’ambiente dai pesticidi tossici), così come la decisione del parlamento austriaco di vietare il glifosato e una dichiarazione del governo tedesco secondo cui l’uso del glifosato dovrebbe essere significativamente ridotto entro il 2023. Questa attività è stata però respinta dall’Agenzia Europea della Sostanze Chimiche ECHA in base ai dati scientifici conosciuti in data 21 agosto 2017. Echa, nel suo documento dichiara “Sulla base dei dati epidemiologici e dei dati di studi a lungo termine su ratti e topi, adottando un approccio basato sul peso dell’evidenza, non lo è alcuna classificazione per la cancerogenicità.
In conclusione, l’ECHA è del parere che, nel parere del RAC e nei documenti associati, tutti i risultati siano stati valutati nel contesto, utilizzando un approccio basato sul peso dell’evidenza, tenendo conto delle preoccupazioni relative ai risultati nei topi, la mancanza di risultati pertinenti in ratti, la mancanza di prove di genotossicità nonché prove limitate di un’associazione nell’uomo.
Sembra inevitabile che, tenuto conto dell’interesse per le conclusioni relative alla classificazione di cancerogenicità di questa sostanza, rimarranno aree di contesa, poiché sarà sempre possibile vedere una parte del gran numero di risultati sotto una luce diversa. Vorremmo tuttavia ribadire che per tutte le classi di pericolo RAC è giunto alle sue conclusioni a seguito di un’ampia discussione scientifica dei risultati, usi.“
L’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) ha affermato che il glifosato è genotossico e “probabilmente” causerebbe il cancro negli esseri umani. Tuttavia, il rapporto IARC ha esaminato sia le formulazioni a base di glifosato, una sostanza attiva, sia quelle a base di glifosato, raggruppando tutte le formulazioni indipendentemente dalla loro composizione. La valutazione dell’UE, invece, ha considerato solo il glifosato. Gli Stati membri sono responsabili della valutazione di ogni prodotto fitosanitario commercializzato nei loro territori.
Questo perché l’UE e l’IARC adottano approcci diversi alla classificazione delle sostanze chimiche. Lo schema dell’UE: valuta ogni singola sostanza chimica e ciascuna miscela commercializzata separatamente. IARC valuta gli agenti generici, inclusi gruppi di sostanze chimiche correlate, nonché l’esposizione professionale o ambientale e le pratiche culturali o comportamentali.
Questo è importante perché sebbene alcuni studi suggeriscano che alcune formulazioni a base di glifosato possono essere genotossiche (cioè dannose per il DNA), altri che guardano esclusivamente al principio attivo glifosato non mostrano questo effetto. È probabile, quindi, che gli effetti genotossici osservati in alcune formulazioni a base di glifosato siano correlati agli altri costituenti o “coformulanti”. Allo stesso modo, alcune formulazioni a base di glifosato mostrano una tossicità superiore a quella del principio attivo, presumibilmente a causa della presenza di coformulanti. Nella sua valutazione, l’EFSA propone che la tossicità di ciascuna formulazione di pesticidi e in particolare il suo potenziale genotossico debba essere ulteriormente considerata e affrontata dalle autorità degli Stati membri mentre rivalutano gli usi delle formulazioni a base di glifosato nei loro territori.
Questa distinzione tra sostanza attiva e formulazione di pesticidi spiega principalmente le differenze nel modo in cui l’EFSA e l’IARC hanno valutato i dati disponibili. Per la valutazione dell’UE, gli studi condotti con il glifosato erano più rilevanti degli studi condotti con prodotti formulati contenenti altri componenti, in particolare quando gli altri componenti non potevano essere chiaramente identificati.
Vi sono state segnalazioni che alcune erbe infestanti siano diventate resistenti al glifosato. Tuttavia, sono in fase di sviluppo alcune colture, ad esempio la soia, resistenti anche alle auxine come il 2,4-D. In questo modo gli agricoltori potranno utilizzare una miscela di glifosato e auxina.
Il glufosinato è un altro erbicida non selettivo.
(d) Sulfoniluree
Le caratteristiche di queste sostanze chimiche sono la loro efficacia su un’ampia gamma di erbe infestanti e la loro sicurezza per i mammiferi e l’ambiente. Agiscono nelle piante per bloccare la biosintesi degli amminoacidi essenziali (valina e isoleucina), prevenendo così la divisione e la crescita cellulare. Il mesosulfuron è un esempio di sulfoniluree. Controlla le erbe infestanti nelle colture di cereali ed è commercializzato ad esempio come ‘Atlantide’.
Le sulfoniluree sono erbicidi sistemici selettivi che vengono assorbiti dal fogliame prima di traslocare attraverso la pianta. Sono particolarmente utili nel controllo delle erbacce annuali e delle dicotiledoni in colture come il mais e si degradano rapidamente nel suolo. Un esempio ben noto è il nicosulfuron (talvolta commercializzato come ‘Accent’), utilizzato per controllare le erbacce nel mais.
(e) Triketones
I triketoni agiscono inibendo un enzima necessario alla formazione di composti precursori della biosintesi dei carotenoidi. I carotenoidi, a loro volta, svolgono un ruolo chiave nell’assorbimento dell’energia luminosa per la fotosintesi e nella protezione della clorofilla dai danni fotochimici. I triketoni vengono applicati sul fogliame o attraverso le radici. In entrambi i casi c’è traslocazione all’interno della pianta. Sono particolarmente efficaci nel controllare un’ampia gamma di erbe infestanti. La degradazione nel suolo è abbastanza rapida.
Il tembotrione è un esempio di composto che permette il controllo delle erbacce nella cultura del mais (Figura 4) ed è venduto con il nome commerciale Laudis.
Il Mesotrione è un altro esempio di questa classe di erbicidi ed è venduto con vari nomi commerciali, tra cui ‘Callisto’.
(f) Inibitori dell’acetil-CoA carbossilasi
Alcuni erbicidi agiscono inibendo l’azione dell’enzima acetil-CoA carbossilasi, essenziale per la biosintesi degli acidi carbossilici (grassi), necessari alla pianta per la produzione delle membrane cellulari. Un esempio è il pinoxaden che è particolarmente utile nel trattare l’erba nei campi di orzo e grano.
Gli inibitori sono erbicidi selettivi che vengono assorbiti dalle foglie della pianta e agiscono in seguito alla traslocazione. Sono rapidamente degradati nel suolo.
Tra i nomi commerciali di pinoxaden c’è ‘Axial’.
Insetticidi
Il mercato mondiale degli insetticidi è dominato da composti che interferiscono con il sistema nervoso degli invertebrati infestanti. Questo perché attaccando il sistema nervoso si ottiene un controllo rapido sugli insetti. Gli insetticidi che hanno come siti target l’acetilcolinesterasi (organofosfati e metil carbammati), i canali del sodio voltaggio-dipendenti (piretroidi), i recettori nicotinici dell’acetilcolina (neonicotinoidi) ei canali del cloruro ligando-dipendenti (lattoni macrociclici e fenilpirazoli) rappresentano nell’insieme il18,3% del totale vendita di insetticidi in Italia (Figura 6). L’Italia è al 6° posto in Europa per uso di insetticidi ed acaricidi (Figura 7).
Per gentile concessione del dottor Allan Clements.
(a) Composti organofosforici
Introdotti per la prima volta nel 1944, i composti organofosforici sono tuttoggi la classe chimica di insetticidi commerciali più diversificata e di maggior successo. Questa classe raggruppa più di 100 diversi principi attivi. Uno dei composti organofosforici di maggior successo è il clorpirifos. Questo insetticida non sistemico, utilizzato sia sul fogliame che sul terreno, agisce sullo stomaco e sull’apparato respiratorio del parassita.
Tutti i composti organofosforici agiscono legandosi irreversibilmente all’enzima acetilcolinesterasi (AChE). Ciò impedisce l’idrolisi del neurotrasmettitore acetilcolina nel sistema nervoso centrale e porta a periodi prolungati di eccitazione nervosa. Ciò provoca quindi la paralisi e successivamente la morte degli insetti e dei loro predatori. I composti organofosforici vengono utilizzati per controllare quasi tutti i parassiti, inclusi i lepidotteri (ad esempio le falene), coleotteri (ad esempio i coleotteri), ditteri (ad esempio mosche bianche e zanzare), emitteri (ad esempio afidi e cicaline). Inoltre controllano i nematodi (vermi parassiti) e gli acari. Quattro esempi sono: il disulfon, il methamidophos e l’acefate.
Il principale svantaggio della maggior parte dei PO è la loro tossicità per i vertebrati e questo ha portato alla ricerca di altri composti per sostituirli.
I composti organofosforici vengono rapidamente degradati dall’azione enzimatica nel terreno.
(b) Metil carbammati
Un’altra importante classe di AChE inibitori, introdotta alla fine degli anni ’50, sono i carbammati di metile che sono solitamente meno tossici per gli organismi non-target rispetto ai composti organofosforici.
Le loro caratteristiche strutturali si trovano in un prodotto naturale isolato già nel 1864, la fisostigmina (eserin), la cui struttura fu finalmente chiarita nel 1925.
Hanno una vita effettiva da breve a moderata, ma sono più selettivi nei loro effetti. Il pirimicarb è uno dei carbammati di metile più importanti per il controllo degli afidi. È stato commercializzato inizialmente come spray fogliare per ortaggi, seminativi e frutta all’inizio degli anni ’70 ed è innocuo per gli insetti impollinatori e i predatori di afidi. Altri carbammati ampiamente applicati sono l’aldicarb, che è usato principalmente come insetticida del suolo e il bendiocarb, molto importante per il controllo delle zanzare adulte che trasmettono la malaria.
(c) Lattoni macrociclici (avermectine e milbemicine)
Tutti i lattoni macrociclici a 16 membri naturali e semisintetici disturbano i sistemi che controllano il flusso degli ioni cloruro. Questo interrompe gli impulsi elettrici nelle cellule nervose dei loro organismi target.
| Me = CH3 | |||
| X | Y | R | |
| avermectina B1 | OH | H | > 80% C2H5 < 20% CH3 |
| emamectina benzoato | H | NH-CH3 | > 90% C2H5 < 10% CH3 |
Le avermectine naturali e l’emamectina benzoato si basano sulla struttura di cui sopra. Le avermectine sono prodotte per fermentazione dal microrganismo del suolo Actinomycetes (del genere Streptomyces) e l’emamectina benzoato viene preparata dall’abamectina in una serie di reazioni chimiche. Un altro esempio naturale è la milbemicina.
L’intera famiglia dei lattoni macrociclici mostra una potenza senza precedenti contro acari, insetti e nematodi (es. vermi parassiti). L’avermectina è utilizzata in varie colture come agrumi, pomacee (ad esempio mele e pere), ortaggi e cotone. La milbemectina viene utilizzata principalmente per combattere i numerosi acari del tè e delle pomacee (es. Mele) e anche contro il nematode del legno di pino che devasta i pini in Giappone e in alcune parti degli Stati Uniti.
I prodotti non sono sistemici e vengono rimossi rapidamente dall’ambiente dopo l’applicazione. La fotolisi sulle superfici delle piante è veloce e si legano strettamente al suolo, dove vengono rapidamente degradate dai microrganismi del suolo. Pertanto, non si verifica alcuna lisciviazione o bioaccumulo. A causa del rapido assorbimento nel fogliame spruzzato combinato con la rapida degradazione dei residui superficiali, questa famiglia di insetticidi è sicura da usare.
(d) fenilpirazoli
Un composto ben noto di questa classe di insetticidi è il fipronil, che può essere applicato su fogliame, terreno e semi. Tuttavia, ha una capacità limitata di traslocare attraverso la pianta. Il fipronil agisce disturbando le concentrazioni di ioni cloruro nelle cellule di specie infestanti come i lepidotteri (falene), coleotteri (coleotteri) e ditteri (mosche, zanzare). Ad esempio, è ampiamente utilizzato come spray fogliare per il controllo di fulgoroidel nel riso nel sud-est asiatico.
Altre applicazioni dei fenilpirazoli includono il controllo di parassiti urbani come formiche e scarafaggi all’interno e sui prati. Sono anche molto efficaci nel controllare le termiti. Nell’assistenza sanitaria degli animali vengono utilizzati su cani e gatti per combattere zecche e pulci.
(e) Analoghi della nereistossina e neonicotinoidi
Molto lavoro è stato dedicato alla ricerca di sostanze chimiche che impediscano il corretto funzionamento del recettore nicotinico dell’acetilcolina (nAChR). Il recettore è importante per consentire il passaggio di ioni sodio e potassio nelle cellule nervose e quindi colpisce il sistema nervoso centrale. I primi esempi di questi insetticidi sono cartap, thiosultap, bensultap e thiocyclam.
Si decompongono per azione dell’acqua o della luce per produrre nereistossina, una tossina che è stata isolata per prima dal verme nereide marina Lumbrineris heteropoda Marenz, che si trova in natura, che agisce paralizzando efficacemente il parassita.
Un altro gruppo di insetticidi che agiscono sul recettore nicotinico dell’acetilcolina sono i neonicotinoidi che sono ora la più rapida crescita e la quarta principale classe di insetticidi nella protezione delle colture. Sono attivi contro un’ampia gamma di insetti nocivi e mostrano attività sia per via orale (ingestione) che per contatto. Hanno un alto livello di efficacia e un favorevole profilo ambientale e tossicologico. Ciò ha portato alla loro rapida adozione in numerose aree agricole per il controllo rapido di un’ampia gamma di parassiti masticatori e succhiatori con un impatto minimo sugli insetti benefici.
Come l’alcaloide naturale nicotina (usata a lungo sotto forma di estratto acquoso di tabacco),
i neonicotinoidi agiscono selettivamente sovrastimolando il sistema nervoso centrale dell’insetto. I seguenti sono esempi di questa classe di pesticidi:
È dimostrato che i neonicotinoidi hanno un effetto duraturo, sia nel trattamento delle foglie che dei semi. Inoltre, hanno un rischio relativamente basso per gli organismi non-target, anche se recentemente si è temuto che possano contribuire al significativo declino delle popolazioni di api da miele. Le agenzie ambientali di diversi paesi stanno attualmente valutando le prove di ciò.
(f) Diammidi
Le diammidi rappresentano una nuova classe di chimica insetticida, che comprende le diammidi dell’acido ftalico e le diammidi antraniliche (clorantraniliprolo). Agiscono sulla capacità della cellula di controllare il flusso degli ioni calcio (recettori della rianodina).
La flubendiamide è un esempio di diammide dell’acido ftalico:
Il clorantraniprolo è un esempio di una diammide antranilica.
È commercializzato con diversi nomi, ad esempio Rynaxypyr® (Figura 9).
Il recettore della rianodina è utilizzato come sito target di insetticida da decenni e prende il nome dall’insetticida di origine vegetale (alcaloide), la rianodina. Sebbene le proprietà insetticide della rianodina siano limitate in condizioni di campo, sono stati sviluppati insetticidi diamidici che sono specifici per i recettori della rianodina degli insetti e sono particolarmente attivi contro i lepidotteri (falene). I diamanti proteggono frutta e verdura da coleotteri, tonchi, minatori di foglie e bruchi.
Non influenzano i recettori della rianodina dei mammiferi, molto probabilmente spiegando il loro eccellente profilo tossicologico, essendo specifici per i parassiti e non colpendo predatori naturali o impollinatori e non essendo tossici per mammiferi, pesci e uccelli.
(g) Piretroidi
Tra le classi chimiche più importanti di insetticidi vi sono i piretroidi, che influenzano il flusso degli ioni sodio nel sistema nervoso. A metà del XIX secolo una polvere insetticida derivata da capolini essiccati del genere Pyrethrum (Chrysanthemum) fu introdotta dall’Africa nell’Europa centrale. I componenti insetticidi sono stati identificati come piretrine. Poiché hanno diversi centri asimmetrici, questi composti hanno molte forme stereochimiche e solo pochi di loro sono attivi come insetticida. Le piretrine naturali I e II sono instabili, sensibili alla fotodegradazione e relativamente costose. Tuttavia, queste piretrine naturali sono state utilizzate come modelli per generare analoghi, i cosiddetti piretroidi sintetici. Agiscono a contatto con la pianta.
Possono essere suddivisi in due classi a seconda dell’azione avvelenante che inducono. I piretroidi di tipo I (ad es. Permetrina) causano iperattività e incoordinazione, mentre i piretroidi di tipo II (ad es. Deltametrina) contenenti un sostituente alfa-ciano inducono la depolarizzazione dei nervi (la polarizzazione è necessaria per trasmettere i segnali elettrici nel sistema nervoso) e successivamente la paralisi dell’insetto. I piretroidi sono attivi contro le specie di parassiti dei lepidotteri, ma la loro velocità d’azione, che porta a un rapido abbattimento, fa si che venghino utilizzati con successo in molte colture contro numerosi parassiti tra cui gli afidi.
I piretroidi sono insetticidi molto utili in quanto, sebbene tossici per gli insetti, sono innocui per i mammiferi. Non sono sistemici e si degradano rapidamente nel terreno. Sono inoltre utilizzati come spray residuo in ambienti chiusi o su reti trattate con insetticida per il controllo delle zanzare della malaria.
(h) Benzoiluree
Le benzoiluree sono state sviluppate e utilizzate come regolatori commerciali della crescita degli insetti (IGR) che agiscono inibendo la biosintesi della chitina (un polimero a catena lunga di N-acetilglucosamina che si trova nelle pareti cellulari dell’insetto). Il diflubenzuron è stato uno dei primi di questa classe ad essere utilizzato commercialmente quando è stato introdotto nel 1977. Viene utilizzato per il controllo degli insetti masticatori e dei coleotteri (coleotteri e tonchi) nelle colture di frutta, cotone, soia e ortaggi.
A causa della loro non tossicità per i vertebrati, le benzoiluree come il lufenuron e il triflumuron sono utilizzate anche in medicina veterinaria e in casa contro parassiti della salute umana e animale come pulci, zecche e scarafaggi.
(i) Chetoenoli
I chetoenoli sono una nuova classe chimica di insetticidi che influenza lo sviluppo inibendo l’acetil CoA carbossilasi e la successiva biosintesi dei lipidi. Spirodiclofen è un nuovo acaricida fogliare non sistemico (uccide acari e zecche). Ha un’efficacia di lunga durata particolarmente eccellente ed è efficace nelle applicazioni da inizio a fine stagione per il controllo degli acari. Lo Spirodiclofen è stato sviluppato per l’uso in tutto il mondo in pomacee (ad esempio mele, pere), drupacee, agrumi, uva, mandorle e noci, essendo molto efficace contro gli acari. Spiromesifen è un nuovo acaricida fogliare da contatto ed è stato utilizzato in tutto il mondo su verdura, frutta, cotone, mais, fagioli, tè e alcune piante ornamentali.
Fungicidi
Il termine fungicida si applica normalmente a composti chimici sintetici che uccidono i funghi o ne inibiscono la crescita. Tuttavia, alcuni organismi biologici possono essere utilizzati anche per controllare le infezioni fungine, tra cui muffe, ruggine e macchie fogliari.
L’Italia è al terzo posto in Europa per vendite di “fungicidi e battericidi”.
Alcuni fungicidi offrono protezione contro lo sviluppo di funghi (definiti protettivi), mentre altri curano la pianta eliminando il fungo (definiti curativi).
Quasi tutti i fungicidi moderni (ad eccezione dei sali inorganici, vedi sotto) si degradano nei terreni aerobici e quindi non hanno un impatto negativo sull’ambiente. La loro velocità di degradazione dipende dalla temperatura e dall’umidità.
Alcuni fungicidi offrono protezione contro lo sviluppo di funghi (definiti protettivi), mentre altri curano la pianta eliminando il fungo (definiti curativi).
Quasi tutti i fungicidi moderni (ad eccezione dei sali inorganici, vedi sotto) si degradano nei terreni aerobici e quindi non hanno un impatto negativo sull’ambiente. La loro velocità di degradazione dipende dalla temperatura e dall’umidità.
Poiché i funghi sviluppano rapidamente resistenza a queste sostanze chimiche, è necessario poter attingere a fungicidi di diverse classi chimiche e con diversi siti di azione. I composti discussi qui sono rappresentanti di ogni importante classe chimica, ma l’elenco non è esaustivo.
(a) Triazoli
Gli 1,2,4-triazoli sono una delle classi più importanti di fungicidi.
Offrono protezione contro un’ampia gamma di funghi che si trovano in cereali, riso, barbabietola, alberi, ortaggi e fiori. Questi includono tra gli altri, muffe polverose, malattie delle macchie fogliari e ruggine. I triazoli inibiscono importanti vie biochimiche che producono steroli, componenti essenziali delle membrane cellulari.
I composti vengono applicati sulla superficie fogliare della pianta e sono distribuiti su tutta la pianta (attività sistemica). Agiscono sia impedendo l’azione dei funghi inibendo la germinazione delle spore, sia curando anche i problemi causati dai funghi. Sono quindi sia protettivi che curativi.
Esempi di triazoli disponibili in commercio includono:
b) Strobilurine
Lo sviluppo di una classe chimica chiamata strobilurine è stato ispirato dallo studio di un gruppo di fungicidi presenti in natura, ad esempio la strobilurina A.
Le strobilurine interferiscono con la produzione di adenosina-5′-trifosfato (ATP), il nucleotide che trasporta l’energia all’interno delle cellule per il metabolismo, prevenendo così la germinazione e la crescita. Le strobilurine sono in grado di combattere la maggior parte delle principali malattie fungine riscontrate su erbe (torba), viti, frutti e in particolare cereali.
Come i triazoli, sono sistemici, offrono protezione e curano anche i problemi causati dai funghi.
Di seguito sono riportati esempi di strobilurine disponibili in commercio.
(c) Carbossammidi
Le carbossammidi sono così chiamate in quanto contengono l’ammide dell’acido carbossilico (-CO-NH2) o gruppo correlato. Come con le strobilurine, interferiscono con la produzione di ATP.
Un esempio di fungicida carbossammide è boscalid utilizzato in particolare per controllare l’oidio su frutta e verdura.
Si prevede che molti altri composti di questa classe saranno presto disponibili in commercio, esempi dei quali sono bixafen e isopyrazam.
(d) Fungicidi con “azione multi sito”
Oltre ai fungicidi che agiscono principalmente su un enzima target, sono disponibili in commercio diversi fungicidi con “azione multisito”. Agiscono in modo non specifico su una serie di enzimi e quindi non sono molto sensibili ai problemi di resistenza. Sono tutti fungicidi protettivi, che agiscono a contatto con le spore fungine presenti sulla superficie delle foglie.
Alcuni esempi sono composti inorganici come lo zolfo elementare e alcuni sali di rame di cui la “miscela bordolese” (una miscela di solfato di rame (II) e idrossido di calcio) è la più famosa. Entrambi possono essere utilizzati nella produzione di alimenti biologici. Esempi di composti organici con un’azione multisito sono i sali di ditiocarbammati come clorotalonil e propineb. Sono ampiamente utilizzati su una vasta gamma di agenti patogeni delle piante in frutta e verdura come uva, mele, pomodori e patate.
(e) Fungicidi specifici con attività contro le peronosporee
Poiché le peronosporee sono una classe di agenti patogeni delle piante che provocano gravi danni principalmente all’uva e alle patate, sono disponibili numerosi fungicidi specifici attivi solo contro questo tipo di malattie delle piante. La maggior parte di questi fungicidi agisce in modo sistematico. Appartenendo a diverse classi chimiche, questi funghicidi sono caratterizzati da diversi modi di azione. Esempi sono metalaxil e iprovalicarb.
Ultimo aggiornamento 18 marzo 2013
Edizione italiana a cura di Greta Dalle Luche e Valter Ballantini 27 dicembre 2020
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