E' stato scoperto come la soia potrà fissare più azoto dall'atmosfera

L'azoto-fissazione nelle piante leguminose dipende dalla formazione di noduli radicali, al cui interno si sviluppano batteri simbionti del genere Rhizobium. All'aumentare della nodulazione cresce l'abilità delle piante azoto-fissatrici di captare l'azoto atmosferico. Molti studi sono stati fatti per mettere a punto dei sistemi per inoculare artificialmente le diverse specie di Rhizobium e stimolare così la nodulazione, nei casi in cui non avvenga normalmente, o in ogni caso per avere una più pronta crescita della pianta.

I progressi delle biotecnologie hanno permesso ora di portare un passo più avanti questa esigenza, al punto che uno studio recente ha approfondito un metodo per ottenere, un incremento della normale nodulazione, al fine di garantire alle piante simbionti un apporto di azoto maggiore di quello normalmente sintetizzato e quindi un incremento di raccolto.

Lo studio in oggetto, pubblicato recentemente sul giornale Science, ha concentrato la sua attenzione sull'RNA del Rizobio e ha scoperto che tale batterio è in grado di aggirare un blocco indotto dai geni della soia, che normalmente le consente di sopprimere la nodulazione. Sarà ora possibile mettere a punto nuove linee di soia in grado di fissare più azoto ed essere più produttive.
Questo aspetto non è irrilevante, infatti l'aumento della nodulazione è l'unica strada per ottenere un incremento della disponibilità di azoto, dato che non è normalmente consigliato di concimare le leguminose, perché l'aggiunta di fertilizzante azotato rallenta la reazione di azoto-fissazione e quindi la nodulazione, dato che viene aggiunto del prodotto nell'ambiente di reazione, determinando lo spostamento dell'equilibrio verso sinistra.

Come riferisce Jianxin Ma, professore al Dipartimento di Agronomia della Purdue University: 'La gente tende ad aggiungere fertilizzante azotato per aumentare il raccolto di soia, ma tale soluzione non è economica, perché il fertilizzante reprime la formazione dei noduli. Per aumentare il potenziale di raccolto della pianta è importante incrementare l'efficienza della nodulazione e la fissazione azotata' ed ha aggiunto: 'Noi abbiamo dimostrato che i rizobi possono produrre brevi RNA (=siRNA, short interference RNA). I brevi RNA interferiscono con la funzione dei geni della soia. Controllare questi processi potrebbe aumentare il quantitativo di azoto atmosferico che un legume può fissare e in tal modo migliorare il raccolto.'
I brevi RNA del Rizobio sono costituiti di sequenze di massimo 18-21 nucleotidi e sono in grado di silenziare i geni che reprimono la formazione dei noduli, interferendo quindi col loro funzionamento; ciò avverrebbe facendo a pezzi gli RNA messaggeri, che trascrivono le istruzioni codificate nei detti geni delle radici della soia. In tal modo la nodulazione radicale può proseguire, anche contro la 'volontà' della pianta.

Come riferisce MA: 'I piccoli RNA tagliano gli RNA messaggeri che trasportano il codice dai geni della soia e come risultato e ridotta, o eliminata la capacità dei geni di generare prodotti funzionali (proteine)', (che disattivano la produzione dei noduli).

Questi RNA a catena nucleotidica breve, viene meglio precisato, sono prodotti nei rizobi da pochi RNA transfer (tRNA). Gli RNA transfer (t-RNA) sono la componente che trasporta gli amminoacidi nei ribosomi, per formare le proteine (sintesi delle proteine), a partire dall'RNA messaggero che ha trascritto il DNA; i t-RNA in concreto decodificano il codice genetico. In questo caso il codice trascritto genera una proteina funzionale che poi genera un si-RNA (=short interference RNA), che quindi produce a sua volta delle proteine funzionali, che poi interferiscono col funzionamento dei geni delle radici di soia, ostacolando il blocco della formazione dei noduli.

Questa scoperta è stata convalidata con una serie di prove, una delle quali include la tecnologia 'CRISP' di gene-editing. Nel momento in cui ai brevi-RNA è impedito di interferire con i geni della soia, le piante sviluppavano meno noduli radicali. Al contrario quando i geni della soia sono inattivati, le piante sviluppano più noduli radicali. Tutto ciò può risultare vantaggioso, poiché gli ibridatori potranno sviluppare varietà di soia e di altre leguminose, in grado di fissare una maggiore quantità di azoto atmosferico. Ciò potrebbe permettere di ottenere più elevati raccolti e minimizzare la quantità di fertilizzante azotato di cui le piante hanno bisogno.

Il prof. Jianxin Ma conclude con una valutazione complessiva dell'esito della sua ricerca: 'Per la prima volta abbiamo dimostrato la funzione di piccoli RNA batterici, in una comunicazione tra batteri e piante. Ciò può attivare nuove ricerche nella direzione della comprensione ad ampio raggio delle relazioni simbiotiche, come ad esempio quelle tra i batteri ed il sistema digestivo umano'.

Questa ricerca è stata sovvenzionata dall'Iniziativa per la Ricerca agricola ed alimentare del Ministero dell'Agricoltura statunitense dal programma AgSEEd della Purdue University, dal Programma di Ricerca centro-settentrionale sulla Soia e dall'Alleanza per la Soia dell'Indiana.

Fonte/i: Istituto Politecnico della Virginia, 8 luglio 2019

Autore dell'articolo: , 31 luglio 2019

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