Τα τελευταία 15 χρόνια εφαρμόζεται μια νέα αμπελοκομική στρατηγική τόσο για την πρόληψη ασθενειών όσο και για τη βέλτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των σταφυλιών, η οποία αναφέρεται στην εφαρμογή βιοδιεγερτών στο φύλλωμα και στη σταφυλική ζώνη της αμπέλου. Η εφαρμογή αυτή των βιοδιεγερτών έχει σαν αποτέλεσμα την επάγωγη της βιοσύνθεσης δευτερογενών μεταβολιτών στα σταφύλια. Ωστόσο, η επίδραση τους εξαρτάται σε σημαντικό βαθμό από τον τύπο της ένωσης, την δόση, την εποχή και την περιόδου ωρίμανσης των σταφυλιών, του αριθμού εφαρμογών και της ποικιλιάς της αμπέλου που εφαρμόζεται το σκεύασμα.
Ο συνεχώς αυξανόμενος πληθυσμός της γης, οδήγησε στην αύξηση της γεωργικής παραγωγής. Το ανθρώπινο δυναμικό του γεωργικού τομέα εφάρμοσε διάφορες τεχνολογίες και πρακτικές προκειμένου να διευκολύνει την άσκηση της γεωργίας. Η ανάγκη για μεγαλύτερη ανοχή σε κάθε είδους καταπόνηση, η διευκόλυνση της πρόσληψης θρεπτικών στοιχείων αλλά και η βελτίωση της δομής του εδάφους έφεραν στην επιφάνεια μια σειρά προϊόντων, γνωστά ως βιοδιεγέρτες. Οι βιοδιεγερτικές ουσίες έχουν ενεργό ρόλο στις καλλιέργειες και το 2012 χρησιμοποιήθηκαν σε περισσότερα από έξι εκατομμύρια εκτάρια καλλιεργήσιμης γης (Calvo et al., 2014). Η ετήσια αύξησή τους ξεπερνά το 12% και θεωρούνται προϊόντα με παγκόσμια προοπτική (Calvo et al., 2014). Η λέξη «βιοδιεγέρτες» χρησιμοποιήθηκε πρώτη φορά από ειδικούς της καλλιέργειας οπωροκηπευτικών για να περιγράψουν ουσίες που επιδρούν στην ανάπτυξη των φυτών, χωρίς αυτές να ανήκουν σε καμιά άλλη κατηγορία φυτοπροστατευτικών προϊόντων και λιπασμάτων. Ο πρώτος επίσημος ορισμός του όρου αυτού δόθηκε το 1997 από το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνιας (Du Jarbin, 2015)
Ως βιοδιεγέρτες ορίζονται προϊόντα τα οποία περιέχουν ουσία ή ουσίες και μικροοργανισμούς που όταν εφαρμόζονται σε φυτά, έδαφος, σπόρους και γεωργικά μέσα έχουν την ικανότητα να επηρεάζουν ορισμένες φυσιολογικές λειτουργίες των φυτικών οργανισμών (Calvo et al., 2014, Du Jarbin, 2015, Povero et al., 2016). Τα προϊόντα αυτά διεγείρουν φυσικές διεργασίες των φυτών με σκοπό την αύξηση της αποδοτικότητας των καλλιεργειών και την ενίσχυση της ποιότητάς τους (Povero et al., 2016, Van Oosten et al., 2017).
Βιοδιεγέρτες και αμπελοκαλλιέργεια
Οι πολυφαινόλες είναι συστατικά του σταφυλιού που εμφανίζουν αντιοξειδωτική δράση. Μεταξύ αυτών, οι πιο σημαντικές φαινολικές ενώσεις είναι οι ανθοκυανίνες, οι φλαβονόλες, οι ταννίνες, τα υδροξυκινναμωμικά οξέα και τα στιλβένια. (Jensenetal., 2008). Οι ανθοκυανίνες είναι υπεύθυνεςγια το χρώμα των σταφυλιών και του οίνου, οι ταννίνες συμβάλλουν στη στυπτικότητα και τη πικρή γεύση, ενώ οιφλαβονόλεςείναι πικρές(Sacchietal., 2005), αλλά στα επίπεδα που βρίσκονται στον οίνο δεν είναι ξεκάθαρο αν αυτές οι ενώσεις επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τη γεύση. Μεταξύ άλλων ενώσεων που εδράζονται στο σταφύλια ειναι και τα μονοτερπενοειδή, τα C13νορισοπρενοειδή, οι εστέρες και βενζοειδείς ενώσεις οι οποίεςείναι κυρίως ενώσεις υπεύθυνες για το ποικιλιακό άρωμα των οίνων. Πράγαμτι, ορισμένα μονοτερπενοειδή και C13νορισοπρενοειδηλόγω τουότι έχουν χαμηλόοραγονοληπτικόκατώφλι, έχουν ισχυρή επίδραση στο αρωματικό δυναμικό του οίνου(González-Barreiro et al., 2015).
Οι συγκεντρώσειςτων παραπανω ενώσεων στον οίνοεξαρτώνται σημαντικώς απο διαφορετικόυς παράγοντες όπως, τη ποικιλία, το βαθμό ωρίμανσης των σταφυλιών, τις διαφορετικές αμπελοκομικές τεχνικές που εφαρμόζονται, τις εδαφοκλιματικές συνθήκες που επικρατούν και τη χρήση των εκάστοτε βιοδιεγερτών που θα εφαρμοστούν(Jensen et al., 2008,Sacchietal., 2005).
Μέχρι στιγμής, έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές μελέτες για τη διερεύνηση των επιπτώσεων των βιοδιεγερτών στην ποιότητα των σταφυλιών και στον παραγόμενο οίνο από αυτα. Ωστόσο, οι περισσότερες από αυτές τις μελέτεςέχουν επικεντρωθεί στις επιδράσεις τους στις πολυφαινόλες. Οι πιο γνωστοί βιοδιεγέρτες που χρησιμοποιούνται στην άμπελοείναιη Χιτοζάνη, το Benzothiadiazoleκαι η φυτο-ορμόνη Αμπσισικόοξύ.
Η επίδραση των βιοδιεγερτών στην ποιότητα των σταφυλιών και του παραγόμενο οίνου από αυτά εξαρτάται από τον τρόπο εφαρμογής, την εποχή εφαρμογής και την ποικιλία στην οποία εφαρμόζονται. Ωστόσο, η εφαρμογή της πλειοψηφίας των βιοδιεγερτών και των φυτο-ορμονών αυξάνει τη σύνθεση φαινολικών ενώσεων στα σταφύλια, και στη συνέχεια στον οίνο, λόγω της επίδρασής τους στην ενεργοποίηση των ενζύμων που σχετίζονται με το βιοσυνθετικό μονοπάτι των φαινολικών ενώσεων (Portu et al,. 2016, Juetal 2016 ). Παρολ’ αυτά, λίγες ερευνητικές εργασίες έχουν επικεντρωθεί στην επιδραση των βιοδιεγερτών τόσο στις πρόδρομες αρωματικές ενώσεις στα σταφύλια όσο και στο αρωματικόδυναμικό τουπαραγόμενου οίνου. Για παράδειγμα, η εξωγενώςεφαρμογή του Αμπσισικού οξέος σε σταφύλια της ποικιλίαςCabernetSauvignon εκτός από την αύξηση της συγκέντρωσης των ανθοκυανινών, παράλληλααύξησε τη συγκέντρωση συγκεκριμένων πρόδρομων ενώσεων όπως 1-hexanol, hexanal, and 2-heptanol(Juetal., 2016) Επιπλέον, αύξηση της συγκέντρωσης των ανθοκυανινών, φλαβονολών, στιλβενίων, όπως και της συγκέντρωση των τερπενίων και νορισοπρενοειδών ενώσεων στα σταφύλια και στους παραγόμενους οίνους, παρατηρήθηκε ύστερα από της εφαρμογή του μορίου benzothiadiazole σε σταφύλια της ποικιλίας Mοnastrell (Ruiz-Garcíaetal., 2013). Τέλος, η εφαρμογή του μορίου της Χιτοζάνης σε σταφύλια της ερυθρής ποικιλίας Groppello Gentile αύξησε τα επίπεδα των ολικών ακεταλών και αλκοολών (Vitalinietal., 2014).
Όσον αφορά τις ερυθρές οινοποιήσιμες ποικιλίες, το περιεχόμενο των ανθοκυανινών στις ράγες τους, διαδραματίζει κύριο ρόλο στον καθορισμό της ποιότητάς τους. Ο σχηματισμός και η συσσώρευση των ανθοκυανινών σηματοδοτεί την έναρξη ωρίμασης των ραγών και την εμφάνιση του χρώματος στο φλοιό τους (Mathhews et al., 1990). Οι ακριβείς συνθήκες για την έναρξη του σχηματισμού των ανθοκυανινών δεν είναι εντελώς γνωστές, αλλά φαίνεται ότι όταν η συγκέντρωση των σακχάρων (γλυκόζη και φρουκτόζη) στα κύτταρα του φλοιού ανέλθει στα 9 έως 10 οBrix (90- 100g/L), ενεργοποιούνται τα γονίδια που εμπλέκονται στη βιοσύνθεση τους (Keller and Hrazdina, 1998). Ειδικότερα, όσον αφορά στην παραγωγή ερυθρού οίνου το χρώμα των σταφυλιών παίζει καίριο ρόλο με αποτελέσματα, τόσο στην εμπορική, όσο και στην οικονομική του αξία (Castellarin et al., 2007).
Ως εκ τουτου, μεταξύ των διαφορετικών αμπελουργικών τεχνικών που εφαρμόζονται στον αμπελώνα για την βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των σταφυλιών αλλά και την βελτίωση της φυτο- υγείας τους η εφαρμογή των βιοδιεγερτών ειναι μία από αυτές. Η εφαρμογή τους έχει σαν αποτέλεσμα την επαγωγή της βιοσύνθεσης δευτερογενών μεταβολιτών όπως διαφορετικές φαινολικές ομάδες και πρόδρομες αρωματικές ενώσεις. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα της εφαρμογής των βιοδιεγερτώνεξωγενώς εξαρτάται σημαντικά από της κλιματικές συνθήκες που επικρατούν τη στιγμή της εφαρμογής, το μόριο του βιοδιεγέρτη, τη δόση του, την εποχή και την ποικιλια που εφαρμόζεται. Τα αποτελέσματα των ερευνητικών εργασιών ειναι πολλά υποσχόμενα για τη μελλοντική χρήση των βιοδιεγερτών, τόσο στην φυτοπροστασία της αμπελοκαλλιέργειας όσο και στη βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των σταφυλιών και του οίνου.
Συνεπώς, μελλοντικές ερευνητικές εργασίες θα πρέπει να επικενρωθούν περισσότερο στην επίδραση των βιοδιεγερτών στο αρωματικό δυναμικό του οίνου σε διαφορετικές ποικιλίες τόσο λευκές όσο και ερυθρές και σε περισσότερες από μια καλλιεργητικές περιόδους.
Βιβλιογραφία
Calvo, P., Nelson, L. &Kloepper, J. (2014). Agricultural uses of plant biostimulants. Plant Soil, 383, pp. 3-41. doi: 10.1007/s11104-014-2131-8
Castellarin, S.D.; Matthews, M.A.; Di Gaspero, G.; Gambetta, G.A. (2007). Water deficits accelerate ripening and induce changes in gene expression regulating flavonoid biosynthesis in grape berries. Planta, 227, 101–112.
Du Jarbin, P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia Horticulturae, Vol 196, 3-14. Retrieved June 10, 2017
Gómez-Plaza E, Mestre-Ortuño L, Ruiz-García Y, Fernández-Fernández JI and López-Roca JM, Effect of benzothiadiazole and methyl jasmonate on the volatile compound composition of Vitis vinifera L. Monastrell grapes and wines. Am J Enol Vitic 63:394–401 (2012)
González-Barreiro C, Rial-Otero R, Cancho-Grande B and Simal-Gándara J, Wine aroma compounds in grapes: a critical review. Crit Rev Food Sci Nutr 55:202–218 (2015)
Jensen JS, Demiray S, Egebo M and Meyer AS, Prediction of wine color attributes from the phenolic profiles of red grapes (Vitis vinifera). J Agric Food Chem 56:1105–1115 (2008).
Ju YL, Liu M, Zhao H, Meng JF and Fang YL, Effect of exogenous abscisic acid and methyl jasmonate on anthocyanin composition, fatty acids, and volatile compounds of cabernet sauvignon (Vitis vinifera L.) grape berries. Molecules 21:1354 (2016
Keller, M. Hrazdina G. (1998) Interaction of nitrogen availability during bloom and light intensity during veraison. II. Effects on anthocyanin and phenolic development during grape ripening Am. J. Enol. Vitic., 49, pp. 341-349
Matthews MA, Anderson MM, Schultz HR. 1987. Phenological and growth responses to early and late season water deficits in Cabernet Franc. Vitis 26: 147– 160.
Portu J, López R, Baroja E, Santamaría P and Garde-Cerdán T, Improvement of grape and wine phenolic content by foliar application to grapevine of three different elicitors: methyl jasmonate, chitosan, and yeast extract. Food Chem 201:213–221 (2016).
Povero, G., Mejia, J., Di Tommaso, D., Piaggesi, A. &Warrior, P. (2016). A Systematic Approach to Discover and Characterize Natural Plant Biostimulants. Frontiers in Plant Science, 7, pp. 1-12. doi: 10.3389/fpls.2016.00435
Ruiz-García Y, Romero-Cascales I, Bautista-Ortín AB, Gil-Muñoz R, Martínez-Cutillas A and Gómez-Plaza E, Increasing bioactive phenolic compounds in grapes: response of six Monastrell grape clones to benzothiadiazole and methyl jasmonate treatments. Am J Enol Vitic 64:459–465 (2013)
Sacchi KL, Bisson LF and Adams DO, A review of the effect of winemaking techniques on phenolic extraction in red wines. Am J Enol Vitic 56:197–206 (2005).
Van Oosten, M., Pepe, O., De Pascale, S., Silletti, S. & Maggio, A. (2017). The role of biostimulants and bioeffectors as alleviators of abiotic stress in crop plants. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 4, pp. 1-12. doi: 10.1186/s40538-017-0089-5
Vitalini, S., Ruggiero, A., Rapparini, F., Neri, L., Tonni, M., Iriti, M., 2014. The application of chitosan and benzothiadiazole in vineyard (Vitis vinifera L. cv Groppello Gentile) changes the aromatic profile and sensory attributes of wine. Food Chemistry 162, 192–205. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.04.040
