Relazione tra microbioma radicale ed efficienza di uso dell'azoto nel riso

Uno studio svolto in collaborazione tra il Prof. Bai Yang e il Prof. Chu Chengcai dell'Istituto di Genetica e Biologia dello Sviluppo dell'Accademia cinese delle Scienze ha esaminato recentemente la variazione del microbiota radicale di 68 varietà di riso 'Indica' e 27 di riso 'Japonica' cresciute in condizioni di pieno campo. Le ricerche compiute hanno mostrato che le due varietà coesistevano con microbiota differenti per composizione e funzioni svolte.
Si intedende per microbiota l'insieme dei microrganismi che crescono a ridosso delle radici di una data pianta in condizioni naturali. Esso ha un importante ruolo nell'agevolare l'assorbimento degli elementi nutritivi e di aumentare la loro resistenza alle infezioni.

Lo studio dei microrganismi intesi collettivamente come microbiota ha avuto un intenso sviluppo negli ultimi anni, nel contesto di una visione ecologica del mondo degli organismi, i quali coesistono con un loro intorno vivente, che ha importanza, ad esempio, nell'uomo in cui esso è studiato come microbiota intestinale, microbiota cutaneo, ecc.

Questo tipo di approccio nel caso del riso ha aiutato a porre in luce una sorta di vantaggio ecologico delle varietà 'Indica' (riso lungo di origine indiana) rispetto a quelle 'Japonica' (riso più globoso, tipicamente coltivato in Italia).
Il vantaggio concreto generato nell'Indica dalla presenza di un più ricco microbioma è risultato essere una maggiore efficienza di utilizzo dell'azoto (nitrogen use efficiency = NUE) nelle condizioni di pieno campo (=di coltivazione). Tale efficienza è stato poi accertato è connessa a una maggiore attività nel metabolismo dell'azoto (organico), che determina una maggiore liberazione di azoto nelle forme minerali assorbite dalle coltivazioni, in prossimità dell'apparato radicale di piante della varietà 'Indica'.

La differenziazione nel microbiota radicale riscontrata tra le varietà di riso 'Indica' e 'Japonica' è così marcata che permette addirittura di identificare le due varietà attraverso la popolazione microbica che le circonda che, in tal modo, può essere utilizzata come marcatore biologico.

Tale naturale variazione dell'efficienza di metabolizzazione dell'azoto organico tra le due varietà di riso è stata ricollegata dai ricercatori alla presenza del gene NRT1.1B sebbene, viene indicato dai ricercatori, non è stato tuttora chiarito come faccia il microbiota a influire sulla variazione di metabolizzazione dell'azoto organico osservata.

Confrontando il microbiota associato con la varietà 'Indica' normale (denominata 'selvatica') rispetto a quello presente nella varietà contenente il gene mutante NRT1.1B è stato rilevato che, in presenza di mutanti dotati di questo gene, le piante di riso aggregano intorno alle loro radici una quantità di microbiota radicale pari a metà di quella che si riscontra in assenza dello stesso gene, ovvero nelle popolazioni naturali della varietà di riso Indica.

Conseguentemente le varietà selvatiche (non mutate) di riso 'Indica' mostrano una relativa abbondanza di batteri in prossimità delle radici, che contengono geni chiave per il processo di ammonizzazione dell'azoto organico, al contrario di quanto avviene nell'apparato radicale del mutante nrt1.1b. Ciò evidenzia che tali microrganismi delle radici possono aumentare la velocità delle reazioni di formazione di ammonio, presumibilmente influendo sulla catalisi enzimatica (come indicato sopra la causa precisa non è stata tuttora identificata).

Seguendo uno specifico protocollo per coltivare e identificare i batteri, i ricercatori hanno quindi coltivato con successo più del 70% delle specie batteriche identificabili nelle radici del riso, realizzando per la prima volta una collezione di specie batteriche costituenti il microbiota di radici di riso.

Successivamente i ricercatori cinesi ha realizzato in laboratorio un sistema artificiale che ricostruisce un comunità microbica (=sintetica=SynCom) e hanno evidenziato che una comunità sintetica arricchita di microrganismi che tipicamente colonizzano l'apparato radicale di varietà 'Indica' di riso ha una maggiore abilità, rispetto al microbiota tipico del riso 'Japonica', di promuovere lo sviluppo delle coltivazioni di riso, in corrispondenza della contemporanea aggiunta di un substrato a base di azoto organico. Ciò pare mostrare che un microbiota arricchito di una comunità microbica tipicamente associata alla varietà 'Indica' possa contribuire a una maggiore efficienza d'uso dell'azoto nelle coltivazioni di riso 'Indica'.

Secondo i ricercatori tutto ciò rivela non solo un collegamento tra il microbiota radicale e l'efficienza di uso dell'azoto, ma dimostrerebbe anche il ruolo del gene NRT1.1B nello stabilizzarsi del microbiota radicale.

Questa ricerca sembra aumentare gli spazi per l'applicazione in agricoltura di microrganismi utili ad incrementare il processo di ammonizzazione/nitrificazione della sostanza organica azotata e fornisce, inoltre, elementi scientifici di base per sostenere, più in generale, la possibilità di ridurre l'utilizzo di fertilizzanti azotati, per perseguire l'applicazione di tecniche agricole sostenibili per l'ambiente.

Fonte/i: Direzione Generale dell'Accademia Cinese delle Scienze, 30 aprile 2019

Autore dell'articolo: , 30 aprile 2019

Indirizzo permanente di questo articolo: https://www.agrolinker.com/?id=1832

© Riproduzione Riservata          Collegamento all'elenco dei feeds RSS di Agrolinker         

I commenti per questo articolo sono stati chiusi.

Alcuni articoli tematicamente collegati:
  1. Secondo un recente studio i fertilizzanti distruggono il microbioma delle piante

  2. Ricerca esplora le interazioni sociali dei virus: possibili nuove forme di contrasto

  3. Il GlobalWarming non è un dogma: dubbi scientifici sull'obbiettivo 4P1000 del COP21

  4. Cocktail di microrganismi del suolo aumenta la resistenza delle piante alle avversità

  5. Due recenti scoperte aumentano la comprensione dell'azotofissazione nelle piante

Collegamento all'elenco dei feeds RSS di Agrolinker