Sotto i nostri piedi si estende una delle più grandi infrastrutture biologiche del pianeta: una rete sotterranea di funghi che collega tra loro milioni di piante, trasferisce nutrienti, acqua e persino segnali di allarme. È il cosiddetto Wood Wide Web, una rete invisibile che potrebbe diventare una delle chiavi dell’agricoltura del futuro grazie anche a MICRO4LIFE.
Una rete invisibile che sostiene la fertilità del suolo
Comprendere il funzionamento di questa rete significa imparare a sfruttare uno dei meccanismi più efficienti messi a punto dalla natura per sostenere la crescita delle piante. È proprio su questo straordinario sistema naturale che si concentra il progetto MICRO4LIFE. L’obiettivo è contribuire a produrre cibo riducendo l’impiego di fertilizzanti chimici e fitofarmaci, conservando e potenziando l’attività dei microrganismi benefici che regolano i cicli biogeochimici, il flusso dei nutrienti e la fertilità biologica del suolo. Il progetto valuta, in particolare, la capacità di inoculi microbici basati su funghi micorrizici arbuscolari (AMF) e su SynCom di aumentare la crescita e la tolleranza agli stress in diverse colture agrarie.
Un’alleanza antica tra piante e funghi che plasma il futuro
I funghi micorrizici arbuscolari (AMF), partner naturali delle piante da oltre 400 milioni di anni, migliorano l’efficienza nell’uso dell’acqua e dei nutrienti, aumentano la tolleranza agli stress, rafforzano le difese contro i patogeni e favoriscono la sintesi di composti benefici per la salute umana.
Le piante micorrizate accumulano maggiormente sia macro e microelementi, che composti ad attività nutraceutica e antiossidante in frutti, foglie e radici. Gli AMF ricevono dalla pianta ospite zuccheri e lipidi, in cambio di acqua ed elementi nutritivi minerali, quali ad esempio fosforo, azoto, potassio, calcio, rame, zinco, che assorbono dal suolo e trasferiscono alla pianta attraverso una fitta rete di ife extraradicali che può estendersi per decine o addirittura centinaia di metri per ogni metro di radice. Le ife si fondono tra loro formando questa estesa rete altamente interconnessa, oggi conosciuta come Wood Wide Web. La rete micorrizica rappresenta un vero e proprio network attraverso cui si muovono nutrienti e informazioni, che permette alle piante di interagire tra loro.
Perché la rete è indispensabile per la vita delle piante
Le piante “parlano” attraverso l’emissione di molecole volatili, ma la rete micorrizica rappresenta un ulteriore mezzo di comunicazione, trasferendo agli altri ospiti collegati i composti rilasciati da piante sottoposte a stress, come l’attacco di patogeni o parassiti. Questi composti agiscono come segnali chimici di allarme, inducendo nella pianta che riceve il “messaggio” un’attivazione precoce dei meccanismi di difesa.
La rete micorrizica rappresenta inoltre una vera e propria autostrada biologica per numerosi batteri benefici, consentendo loro di colonizzare nuovi ambienti anche in assenza di acqua libera, indispensabile per il loro movimento.
Le caratteristiche genetiche dell’ospite e la sua capacità di controllare gli scambi di nutrienti influiscono sulla crescita e sulla morfo-fisiologia della rete micorrizica, che in funzione delle caratteristiche dell’ospite privilegia l’esplorazione a distanza oppure lo sfruttamento intensivo delle risorse.
Sotto i nostri piedi un’infinità di microrganismi da tutelare
La straordinaria estensione di queste reti è stata quantificata recentemente in uno studio pubblicato su Science: se tutte le ife dei funghi micorrizici arbuscolari venissero allineate, raggiungerebbero circa 110 milioni di miliardi di chilometri. Ancora più sorprendente è la massa complessiva stimata di queste reti, pari a circa cinque volte quella di tutti gli esseri umani presenti sulla Terra. Le stime, integrate con i dati globali di uso del suolo, hanno portato a ottenere una mappa della distribuzione delle reti micorriziche sulla terra che mostra la forte riduzione di densità delle reti micorriziche a causa dell’impatto antropico.
Analizzando il suolo mediante microscopia e biologia molecolare possiamo effettuare stime dell’estensione e della densità della rete degli AMF in condizioni naturali e della diversità di tutti i microrganismi, AMF compresi, in funzione dell’uso del suolo, delle caratteristiche climatiche e della comunità vegetale residente.
Il microbioma si svela grazie a MICRO4LIFE
Il metabarcoding, utilizzato in MICRO4LIFE per “decifrare” il microbioma del suolo, è un metodo rapido che fornisce informazioni sulla struttura delle comunità microbiche e sulla loro variazione nel tempo e nello spazio, consentendo anche di stimare la distribuzione delle reti degli AMF in condizioni naturali. Questo approccio ci consente di capire se e quanto i consorzi microbici introdotti si insediano e persistono nel suolo, come la loro presenza rimodella il microbioma originario e quali sono le relazioni tra sviluppo ed efficacia degli AMF e il genotipo delle piante ospiti.
Comprendere come si formano e funzionano queste reti significa poter sviluppare strategie innovative per sfruttare il microbioma del suolo come alleato naturale dell’agricoltura. È proprio questo l’obiettivo di MICRO4LIFE: valorizzare i microrganismi benefici per costruire sistemi agricoli più resilienti, produttivi e sostenibili, riducendo la dipendenza dagli input chimici e tutelando le piante dagli effetti negativi dei cambiamenti climatici.
A cura di Cristiana Sbrana, IBBA-CNR e Federica Tenaglia, DiSBA-CNR
Foto di copertina: rete di ife
