Identificato carattere migliorabile per incrementare l'assorbimento di azoto nel riso

Quando anticamente si parlava di concimare una coltivazione il concime era di solito il letame. Attualmente gli agricoltori, quando parlano di concimazione, pensano invece spesso a una fonte di azoto minerale, o di sintesi, ovvero l’elemento principale della nutrizione minerale delle coltivazioni, e di cui c’è spesso carenza nel terreno, salvo il caso di quelle piante, per lo più leguminose, che lo fissano direttamente dall’atmosfera.

L’azoto è infatti poco stabile nel terreno, poiché la maggior parte delle piante lo assorbono come ione nitrato che è molto mobile, mentre alcune altre possono fissarlo anche come ammonio, che è invece un po' più stabile, ma che comunque è spesso carente, dato il ritmo di assorbimento e la sua agevole dispersione nelle acque di superficie e profonde, che ne vengono anche inquinate.

L’azoto (N) è però solo una parte dell’alimentazione delle piante, che è anche composta dagli altri macro-elementi (fosforo e potassio – P e K), dai meso-elementi (calcio e zolfo) e dai microelementi, bilanciati in una dose e composizione mineralogica, dipendenti dal tipo di pianta coltivata e dalle caratteristiche del terreno.

La conoscenza della disponibilità e solubilità degli elementi minerali nell’ambiente di coltivazione e il loro diverso assorbimento, da parte di specie e varietà coltivate differenti, non esauriscono le problematiche legate alla nutrizione minerale delle piante. Esiste infatti un ulteriore livello di approfondimento di questo discorso: le differenze di assorbimento degli elementi nutritivi da parte delle piante dipendono anche da differenze nella loro fisiologia e quindi è possibile (in prospettiva) intervenire anche a questo livello per migliorarne l’assorbimento e quindi l’accrescimento, la fioritura e la produzione delle coltivazioni.

L’assorbimento di elementi minerali nutritivi per le piante può essere molto influenzato dalla presenza, o assenza di specifici trasportatori di membrana, che nel caso dell’azoto sono genericamente indicati NRT (=Nitrate Root Transporter), cioè molecole chimiche che, consumando energia (trasporto attivo), introducono l’azoto nelle piante, attraversando le membrane cellulari delle radici; essi possono differire nelle diverse varietà di ciascuna coltura. In generale tutte le piante hanno trasportatori del nitrato, alcuni dei quali lo assorbono ed altri solo lo identificano nella soluzione del terreno; alcuni altri, infine, fanno entrambe le cose.

In una ricerca compiuta da Zhong Wei Wang e altri autori è stato evidenziato che uno specifico trasportatore chimico del nitrato (NRT1.1) è in grado di aumentare di molto l’assorbimento di azoto nelle piante di riso (Oryza sativa=Os) della varietà OsNRT1.1 e anche di influenzarne il momento di fioritura, infatti tale caratteristica è correlata alla somministrazione di azoto.

Piante di riso mutanti, che mancavano di tale trasportatore di membrana, avevano infatti un molto minore assorbimento di azoto e fiorivano più tardi, producendo 80% di riso in meno, rispetto alle varietà di riferimento. Tali varietà mutanti hanno anche mostrato una minore induzione dei geni collegati all’assorbimento che, come riferiscono i ricercatori, dipende normalmente dalla percezione del fattore (ambientale) della presenza di azoto nella soluzione circolante del suolo; pertanto i ricercatori ritengono che tale molecola di trasporto, assente nel mutante funga, nelle varietà non mutate, sia da trasportatore che da sensore della presenza di azoto all’esterno delle radici.

Per aumentare la durata del tempo di fioritura ed il raccolto, gli autori di questo studio hanno quindi creato delle varietà di riso che producono maggiori quantità del detto trasportatore di membrana NRT1.1A; esse sono risultate anche più alte più verdi e producono complessivamente maggiore biomassa, rispetto alle normali piante di riso cresciute in presenza di un substrato fornito di una pari quantità di azoto. Negli esperimenti idroponici queste piante riuscirono a prelevare, dalla soluzione nutritiva in cui erano immerse, ancor più azoto, sia in forma nitrica che ammoniacale.

In prove sperimentali, compiute durante vari anni, le suddette piante aventi un maggiore quantitativo del trasportatore di azoto NRT1.1 hanno mostrato incrementi di raccolto di più del 30% e fino al 60%, anche in campi in cui la fertilizzazione azotata era molto ridotta; ciò ha mostrato che il maggiore assorbimento non dipendeva da variabili di natura agronomica, ma era una caratteristica intrinseca di quella pianta coltivata. Inoltre queste piante fioriscono una, o due settimane prima, rispetto alle piante di controllo.

L’autore corrispondente Chengcai Chu ha affermato in conclusione:‘Per circa 100 anni l’uso dei fertilizzanti azotati è stata una delle forze più efficaci nel guidare i miglioramenti dei raccolti delle colture si stima che annualmente in tutto il mondo si utilizzino più di 120 milioni di tonnellate di azoto fertilizzante, che ampiamente contribuisce all’inquinamento da azoto. L’applicazione di azoto ad alte dose porta anche effetti dannosi alle coltivazioni, come una ritardata fioritura e quindi tempi prolungati di maturazione. OsNRT1.1A può fornire una soluzione al conflitto tra incremento della nutrizione azotata e precoce tempo di maturazione, che sono i due aspetti più desiderabili per la produzione agricola’.

In definitiva, come segnala la fonte, il fatto che questo risultato, come dimostrato da anni di prove sperimentali in molteplici località, può essere ottenuto anche nella dicotiledone Arabidopsis, evidenzia che una incrementata espressione del gene che codifica la presenza del trasportatore di membrana OsNRT1.1A è trasferibile anche ad altre colture, incrementandone il raccolto ed accelerandone la fioritura, ovvero migliorando due delle più importanti caratteristiche, ricercate dagli ibridatori di piante.

Fonte/i: Società Americana dei Biologi Vegetali (ASPB), 23 febbraio 2018

Autore dell'articolo: , 28 febbraio 2018

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