Lo studio del complesso mondo dei microrganismi del suolo e della loro interazione con le piante sono il focus delle ricerche di Micro4Life. Federica Tenaglia, responsabile comunicazione del progetto, approfondisce questi aspetti intervistando tre ricercatori del Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria – Centro di ricerca Viticoltura ed Enologia (CREA-VE), partner di Micro4Life
In natura tutti gli esseri viventi devono continuamente interagire con una moltitudine di altri organismi, sia su scala macroscopica (piante e animali) che microscopica (batteri, funghi, virus). Questo concetto può sembrare scontato, ma diventa particolarmente importante soprattutto quando ci si addentra nel mondo vegetale. Le piante, infatti, essendo prive della capacità di muoversi hanno dovuto evolvere complessi meccanismi di difesa, così da poter sopravvivere dalle innumerevoli minacce del mondo che le circonda.
L’uomo ha da sempre dato notevole importanza all’interazione con il mondo vegetale, utilizzando le piante come fonte di materie prime e di cibo. Quest’ultimo aspetto, in particolare, è stato ampiamente sfruttato nel corso dei secoli, ed ha portato alla selezione di piante in grado di garantire raccolti sempre più abbondanti.
Queste premesse sono alla base di Micro4Life, focalizzato proprio sullo studio del complesso mondo nascosto dei microrganismi del suolo e sulla loro interazione con le piante con lo scopo di rendere più efficiente e sostenibile questo reciproco scambio. Approfondiamo questi concetti con Alberto Spada, Luca Nerva e Walter Chitarra del Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria – Centro di ricerca Viticoltura ed Enologia (CREA-VE) di Conegliano Veneto e partner di Micro4Life.
Dottor Spada, avere una maggior disponibilità di cibo è per l’uomo una priorità, anche dato l’aumento esponenziale della popolazione mondiale, ma che conseguenze ci sono sulle piante?
Certo avere una maggiore disponibilità di cibo è chiaramente un aspetto estremamente positivo; tuttavia, questo ha purtroppo portato con sé degli spiacevoli effetti collaterali. L’energia immagazzinata dalle piante tramite fotosintesi, infatti, non è infinita, e se questa viene investita eccessivamente nell’aumento di quantità e qualità di frutti prodotti, si esaurisce per alimentare i diversi meccanismi che difendono la pianta.
Molte delle specie vegetali oggi coltivate, infatti, si trovano a dover affrontare in campo un gran numero di pericoli, proprio a causa di insetti parassiti o funghi patogeni che ne minacciano la salute. Normalmente questo non sarebbe un gran problema; non potendosi muovere, infatti, le piante si sono adattate a questa condizione, ma per garantire una produzione soddisfacente l’uomo deve sempre più intervenire in loro soccorso. Questa condizione è comunemente nota con il termine di “Domestication syndrome” (sindrome della domesticazione), ed uno dei principali motivi per cui l’agricoltura al giorno d’oggi necessita di grandi quantitativi di fitofarmaci e/o fertilizzanti di sintesi (Sandrini et al., 2022).
Dottor Nerva quali sono delle possibili soluzioni a supporto delle colture?
Esistono diverse strategie che possono venire in soccorso delle nostre colture, sfruttando gli alleati che naturalmente convivono con loro. Ogni specie vegetale infatti convive con una serie di microorganismi che colonizzano tutti i loro tessuti, siano questi quelli legnosi di radici e fusto, verdi (foglie, fiori, gemme), oppure addirittura semi.
Questi poco conosciuti micro-alleati sono quindi in grado di venirci in soccorso, promuovendo la crescita delle nostre piante oppure aiutandole a difendersi dagli attacchi dei patogeni.
Alcuni endofiti, che in particolare vivono all’interno delle radici, sono in grado di rendere maggiormente assimilabili gli elementi presenti all’interno del terreno, aumentandone la solubilità oppure producendo composti in grado di agire come elementi chelanti (ne sono un esempio i siderofori, che complessandosi con il ferro lo rendono più assimilabile). Un altro modo utilizzato da questi microorganismi per promuovere la crescita del loro ospite è quella di produrre fito-ormoni, molecole che vanno ad alterare la regolazione fisiologica della pianta, in grado di favorire la crescita dei tessuti, oppure di ridurre la percezione di fenomeni di stress (riducendo la quantità di etilene nella pianta questa risente meno di brevi periodi di carenza di acqua).
Per quanto riguarda i meccanismi di difesa, invece, lo stimolo può essere dato da un’azione diretta di biocontrollo dei nostri endofiti, ad esempio nei confronti di un altro microorganismo patogeno che infetta la pianta. Una situazione analoga può essere raggiunta, in alternativa, per via indiretta. In questo caso il microorganismo benefico stimola le difese della pianta, senza tuttavia causare danni. Questa condizione è definita come stato di “priming”, e serve a mantenere attivo il sistema immunitario che è così maggiormente reattivo nei confronti dei patogeni.
Dottor Chitarra, può indicarci alcune applicazioni pratiche oggetto dei vostri studi?
La formulazione ad hoc di comunità microbiche (SynCom), composte da un insieme di microorganismi in grado di interagire con le diverse specie vegetali come agenti di biocontrollo o di promotori di crescita, può essere un importante aiuto nello sviluppo delle nostre colture.
L’applicazione diretta in campo, o ancora meglio se eseguita al momento dell’impianto, permette ai microorganismi di interagire con la pianta, così da colonizzare i differenti tessuti dai quali poi inizieranno ad eseguire la loro attività benefica. Questo è proprio ciò che stiamo portando avanti nel progetto MICRO4LIFE, in particolare su piante di riso e vite, certi di ottenere degli importanti risultati.
Aumentare la resilienza delle piante è sempre più fondamentale in un’ottica di cambiamento climatico, affinché queste riacquisiscano la loro naturale autonomia nell’interagire con gli stress dell’ambiente circostante. L’utilizzo di queste comunità microbiche può essere un importante aiuto in termini di aumento della sostenibilità delle pratiche agricole, contribuendo a ridurne l’impatto ambientale.
Referenze
- Sandrini M, Moffa L, Velasco R, Balestrini R, Chitarra W, Nerva L. 2022. Microbe-assisted crop improvement: a sustainable weapon to restore holobiont functionality and resilience. Horticulture Research, 9 uhac160; doi:10.1093/hr/uhac160.
- Oukala N, Aissat K, Pastor V. 2021. Bacterial Endophytes: The Hidden Actor in Plant Immune Responses against Biotic Stress. Plants, 10, 1012; doi.org/10.3390/plants10051012.
- Mercado-Blanco J and Lugtenberg BJJ. 2014. Biotechnological Applications of Bacterial Endophytes. Current Biotechnology, Vol. 3, No. 1; DOI: 10.2174/22115501113026660038.
- Lata Rana K, Kour D, Kaur T, Devi R, Yadav AN, Yadav N, Dhaliwal HS, Saxena AK. 2020. Endophytic microbes: biodiversity, plant growth-promoting mechanisms and potential applications for agricultural sustainability. Antoine van Leeuwenhoek. doi.org/10.1007/s10482-020-01429-y.
