Una microbiologa e una genetista del CNR hanno aperto i loro laboratori e ci raccontano le strade che stanno percorrendo per rendere le colture di riso e vite resilienti agli stress climatici.
Da sempre l’Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria (IBBA) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) studia le interazioni delle piante con l’ambiente, sia per quanto riguarda le relazioni coi microrganismi, sia per quanto riguarda la risposta agli stress abiotici. Due ricercatrici senior dell’IBBA, Cristiana Sbrana ed Elena Baldoni, rispettivamente delle sedi di Pisa e Milano, partecipano al progetto Micro4Life per ampliare le conoscenze relative a questi argomenti così importanti nel contesto attuale di cambiamenti climatici.
Cristiana Sbrana è microbiologa, studia le relazioni tra pianta e microrganismi del suolo ed è curatrice della collezione microbica CNR-MLIP, che include batteri e funghi di interesse agrario e ambientale. Cristiana si occupa di isolare i diversi funghi e batteri presenti nel suolo e ne studia le specifiche caratteristiche mediante microscopia, analisi fenotipiche e molecolari al fine di un loro uso come singoli o in consorzi, come biofertilizzanti e biostimolanti.
Elena Baldoni è una genetista e da sempre interessata allo studio della risposta agli stress abiotici, in particolare la carenza idrica, in specie vegetali di interesse agrario. Per sviluppare questa attività, utilizza tecnologie molecolari per individuare le funzionalità di specifici geni, in particolare studia a livello molecolare i cambiamenti dell’espressione genica che avvengono nella pianta per adattarsi ai mutamenti delle condizioni ambientali.
Viste le loro qualificate competenze, le due ricercatrici stanno valutando, grazie al progetto Micro4Life, l’efficacia di inoculi formati da singole specie di funghi micorrizici arbuscolari (AMF) e dai loro consorzi, al fine di stimolare la crescita delle piante e/o la tolleranza agli stress idrici in riso e vite.
Cosa sono i funghi micorrizici arbuscolari e il loro ruolo nella risposta a stress idrico
Tra i microrganismi che si sviluppano nella radice e nella rizosfera delle piante ci sono i funghi micorrizici arbuscolari (AMF) che crescono nelle radici di molte colture formando simbiosi chiamate micorrize. Nel suolo, sviluppano una “ragnatela” di micelio extraradicale, che si estende a larghe distanze dalla stessa radice. Le micorrize svolgono funzioni chiave nell’assorbimento dell’acqua e di nutrienti minerali importanti, quali ad esempio azoto, fosforo, potassio, calcio, rame e zinco, e nella produzione di molecole utili per la difesa della pianta. Le micorrize migliorano la crescita e la produttività delle piante e incrementano la loro tolleranza agli stress biotici e abiotici, in particolare lo stress idrico, poiché promuovono un uso più efficiente dell’acqua e dei nutrienti da parte delle piante.
Nei casi in cui la fertilità biologica naturale del suolo sia scarsa, l’intervento con inoculo a base di AMF può essere utile per favorire la resilienza delle colture in ambienti dove uno o più fattori di stress causano riduzioni di crescita e produzione.
Lo studio dell’espressione genica ci aiuta a capire qualcosa di più di queste interazioni
Ma come possiamo capire quale inoculo a base di AMF è più efficiente nell’interagire con la pianta e nel dare un apporto migliorativo per contrastare la siccità? Sicuramente, affermano le due ricercatrici, è importante analizzare alcune caratteristiche fisiologiche, come il contenuto di acqua e di clorofilla nelle foglie, o la capacità di effettuare fotosintesi anche in condizioni di stress. D’altro canto, le piante rispondono ai cambiamenti ambientali “accendendo” specifici geni che modificano le caratteristiche fisiologiche descritte, per meglio rispondere allo stress percepito.
I ricercatori sono in grado di analizzare questa “accensione” di geni, che è chiamata espressione genica (o trascrizione dei geni), attraverso analisi specifiche. In particolare, le cosiddette “analisi trascrittomiche” sono un importante strumento, in quanto forniscono una panoramica dei cambiamenti dell’espressione di centinaia o migliaia di geni contemporaneamente, evidenziando così cosa avviene all’interno della cellula a causa dello stress e/o a seguito di interazione con i funghi micorrizici arbuscolari.
All’interno del progetto Micro4Life, l’analisi di questo tipo di dati permetterà di capire quali interazioni con AMF siano più utili alle piante per contrastare gli effetti negativi della carenza idrica.
Per gli interessati, è possibile approfondire le conoscenze sulla collezione MLIP (Microbiology Lab IBBA Pisa)
A cura di Federica Tenaglia, CNR-DISBA, responsabile comunicazione Micro4Life
Foto di copertina: prove di inoculo con microrganismi benefici (fornita dagli autori)
