La soia recluta microbi benefici del suolo per difendersi dal nematode cisticolo

Una ricerca pubblicata a febbraio sul Phytobiomes Journal getta un ponte tra l’innovazione genetica e lo studio delle popolazioni microbiche del suolo (microbiota), un ambito di relativamente recente interesse che, essendo derivato dalla medicina cinese, ha inizialmente suscitato perplessità tra gli scienziati più ortodossi di alcuni settori, in particolare tra i medici ricercatori

Per alcuni studiosi valutare l’attività collettiva di un gruppo di microrganismi e le interazioni reciproche è stata a lungo considerata una cosa al limite della superstizione. In particolare ha suscitato, a lungo, ilarità tra i medici la pratica (di “Medicina cinese”) di trapiantare microbiota intestinale, da individui sani a individui malati (inizialmente si parlava di trapianto di feci): solo nel 2014 (in alcuni ospedali di Milano) era considerata un metodo di cura ‘compassionevole, cioè un estremo tentativo di risolvere infezioni resistenti agli antibiotici, la cui attuazione doveva essere autorizzata dal Comitato etico ospedaliero. Alla base di tale atteggiamento c’era forse la difficoltà di razionalizzare e quindi studiare l’azione collettiva di un insieme di microrganismi, non identificato.

Studi più recenti sul microbiota intestinale hanno mostrato la capacità dei microrganismi dell’intestino umano di modulare e influire in modo positivo, o anche negativo addirittura sul funzionamento del cervello. Però ci sono settori medici in cui si incontrano ancora perplessità.
Tale modo di procedere, essendo trasferibile anche ad altre scienze, come ad esempio la microbiologia del terreno, ha finito per offrire una chiave di lettura scientifica per fenomeni già noti e da tempo oggetto di studio, come ad esempio il benefico effetto della letamazione al terreno, per cui era già noto un ruolo delle comunità microbiche del terreno, che è stato ora esteso, dal potenziale effetto dei microrganismi sull’assorbimento di elementi nutritivi, alle più complesse interazioni con parassiti e agenti eziologici (=causali) di patologie, che colpiscono le radici assorbenti (rizosfera) delle piante coltivate.
L’insieme di microrganismi presenti in un suolo (o in un individuo umano) possono essere studiati anche nei termini del relativo pool genico detto ‘microbioma’, che è influenzato da una serie di condizioni ‘ambientali’.

La ricerca di cui, di seguito, si riferisce ha mostrato, attraverso l’osservazione/analisi di microbiota di differenti ambienti di coltivazione, che nel potenziale di varietà di soia geneticamente migliorate, per la resistenza ai nematodi cisticoli, un forte contributo risultava conferito da una migliore interazione di queste varietà col microbiota dell’ambiente di coltivazione.

Il nematode cisticolo della soia (SCN - Heterodera glycines; link al sito Servizio fitosanitario della Regione Emilia-Romagna), è un insidioso parassita delle coltivazioni di soia, il quale riduce la capacità di assorbimento delle piante aggredite e ne sfrutta gli elaborati, che dalle foglie procedono verso le radici creando cisti radicali, al cui interno tale nematelminta parassita si moltiplica e si diffonde ulteriormente nel terreno. Esso è tra i parassiti della soia più dannosi su scala globale.

La presenza del nematode cisticolo nel suolo (a livelli degni di attenzione) è favorita, come nel caso di molti altri parassiti, dalla mancanza di rotazioni colturali, poiché, potendo sopravvivere in cisti, esso sverna in frammenti radicali rimasti nel suolo, in attesa di poter attaccare, l’anno successivo, la stessa coltivazione (nel caso di aziende intensive mono-colturali), oppure altre leguminose (nel caso di aziende meno intensive, in cui sia effettuato un avvicendamento di differenti leguminose).

Le attuali strategie di gestione si basano sulla rotazione delle colture, trattamenti a base di nematocidi chimici (geodisinfestanti), la “solarizzazione”, o coltivazione di varietà resistenti.
Più recentemente, una ricerca condotta presso il North Central Agricultural Research Laboratory (South Dakota; un centro di ricerca dell’ARS-USDA) ha aperto lo spazio a tecniche alternative di difesa, che si avvalgono dell’aiuto di microrganismi utili presenti nella rizosfera. L’ARS-USDA è il Servizio di Ricerca agricola (ARS) del Ministero dell’Agricoltura statunitense (USDA).

In un recente studio pubblicato sul Phytobiomes Journal, i ricercatori Chuntao Yin e Nathan Lahr riportano che le varietà di soia resistenti al nematode cisticolo (SCN) favoriscono lo sviluppo di microrganismi utili intorno al loro apparato radicale, i quali aiutano a eliminare l'infestazione.

In breve, lo svilupparsi di studi sul microbiota della rizosfera ha permesso di capire che in quello che era considerato un vantaggio puramente genetico, di varietà di soia resistenti all’infestazione del nematode cisticolo, vi è una componente dipendente da una positiva interazione, dei genotipi migliorati, con il microbiota della rizosfera. Probabilmente anche negli esseri umani, la presenza di un microbiota equilibrato è, in una certa misura, mediata da una predisposizione genetica positiva.
In questo ultimo studio, in analogia al trasferimento del microbiota intestinale d’individui sani, è emerso il vantaggio di trasferire microbiota sviluppatosi intorno a radici di piante di varietà di soia geneticamente migliorate, per contrastare l’attacco del nematode cisticolo (SCN), all’apparato radicale di piante di soia maggiormente suscettibili a tale parassita.

La Dottoressa Yin ha così riassunto la sua scoperta: "Ciò che mi entusiasma è che le piante di soia non combattano il nematode cisticolo della soia, da sole. La genetica delle piante influenza le comunità microbiche reclutando microrganismi benefici dal suolo che contribuiscono attivamente alla soppressione delle malattie.”

I ricercatori, durante i loro esperimenti, hanno confrontato le comunità microbiche (microbiota) che circondano la rizosfera di cinque varietà di soia resistenti al nematode cisticolo, con quelle di cinque varietà suscettibili. Utilizzando il sequenziamento del DNA, hanno poi identificato il microbioma, cioè il complessivo genoma del microbiota – l’insieme delle popolazioni microbiche - che si sviluppa intorno alle piante resistenti. Alcuni microrganismi benefici erano costantemente più abbondanti nella rizosfera di varietà resistenti, rispetto a quelle suscettibili.

E’ stato poi controllato se tali microrganismi contribuissero attivamente all’eliminazione dei nematodi parassiti della soia, trasferendoli dalla rizosfera di piante resistenti, al terreno in cui era stata coltivata una varietà di soia suscettibile. Ne è risultato che piante suscettibili, coltivate in un terreno contenente microbiota proveniente dalla rizosfera di varietà resistenti, risultarono esser state attaccate molto meno dal nematode cisticolo della soia (SCN).

Come ha spiegato la dottoressaYin: “La significativa riduzione delle popolazioni di SCN ha dimostrato che questi microrganismi contribuiscono attivamente alla soppressione dei nematodi, e non solo la genetica della pianta”. Pertanto lo studio dimostra che, in varietà geneticamente migliorate, la resistenza della soia al nematode cisticolo non è solo genetica, ma anche guidata da una positiva interazione (dei genotipi migliorati) col microbiota della rizosfera.

La dottoressa Yin appare fiduciosa sulle applicazioni pratiche di quanto scoperto e quindi sulla possibilità di utilizzare pool di microrganismi per contrastare i parassiti delle piante, potenziando quindi la loro capacità di difendersi: “Questa ricerca suggerisce che la protezione delle colture in futuro potrebbe basarsi non solo su prodotti chimici e genetica, ma anche sulla gestione dei ‘microrganismi buoni’ e sulla trasformazione del suolo in un sistema di difesa naturale per le piante”.

Al di là delle considerazione dei ricercatori riguardo possibili ulteriori sviluppi della loro ricerca agli ambiti di loro diretto interesse, si può aggiungere che, dato che, ormai da vari anni, procedono studi sulle interazioni tra piante/animali e microrganismi, le implicazioni di ricerche come questa possono essere più estese. Nella ricerca scientifica molto dipende dall’intuito del ricercatore, che leggendo articoli, a volte anche riguardanti studi di ambito differente dal proprio, potrebbe cogliervi analogie e ipotizzare la trasferibilità dei risultati all’ambito di proprio interesse. La scienza avanza anche così. Se l’ipotesi era valida, la sua verifica sperimentale produce ulteriori avanzamenti.

Precedenti articoli sullo stesso argomento:

• Uno studio evidenzia l’efficacia della proteina Cry14 del Bacillus thuringensis sui nematodi cisticoli della soia
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