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I metalli essenziali migliorano la produzione di azoto

Le leguminose come i fagioli rappresentano un alimento per esseri umani e bestiame e migliorano il tenore di azoto nei suoli agricoli. Alcuni ricercatori stanno studiando modalità per potenziare la produttività dell’azoto e ridurre la necessità di fertilizzati a base di nitrati.
I metalli essenziali migliorano la produzione di azoto
La fissazione dell’azoto consiste nel processo con cui le piante convertono l’azoto atmosferico in forma inorganica, utilizzabile per costruire gli elementi costruttivi della pianta, come il DNA e gli aminoacidi. Le leguminose come i fagioli e i piselli fissano l’azoto con l’aiuto di batteri che vivono in un nodulo particolare all’interno della radice della pianta. Tali batteri simbiotici convertono l’azoto atmosferico in ammoniaca, mediante enzimi specializzati i quali, per agire correttamente, hanno bisogno di elementi metallici.

Poiché fissano l’azoto, le leguminose sono utilizzate nei cicli di rotazione delle colture per arricchire di azoto i suoli e ridurre la necessità di fertilizzanti. Dato che questo processo dipende dalla presenza di metalli indispensabili nei suoli, la carenza di metalli determina effetti gravi sulla resa delle colture.

Per il progetto MENOMED (Metal homeostasis in nodulated Medicago truncatula), finanziato dall’UE, alcuni ricercatori hanno adottato una leguminosa modello, per studiare le modalità con cui le piante regolano i metalli per garantire che i noduli riescano comunque a fissare l’azoto anche in caso di scarsità di metalli.

Per verificare se i vegetali ridistribuiscono i metalli ricavandoli da altre parti della pianta, i ricercatori hanno stabilito il percorso seguito dai metalli dal suolo al nodulo. Hanno scoperto che il ferro (metallo essenziale necessario agli enzimi che fissano l’azoto) viene rilasciato dalle piante in un’area del nodulo a intensissima presenza di batteri.

Hanno anche scoperto numerose proteine trasportatrici che riversano metalli in tale area del nodulo, nota come zona di infezione. Tale attività assicura la disponibilità dei metalli nello stesso momento e nello stesso posto in cui vengono create le proteine per la fissazione dell’azoto.

Le conoscenze acquisiste su come viene regolata la fissazione dell’azoto nel nodulo e su quali elementi siano implicati potrebbero potenziare la produttività, grazie a una maggiore assimilazione dell’azoto. Tale condizione, a sua volta, potrebbe ridurre le applicazioni di fertilizzati a base di azoto, che costano miliardi di euro all’anno e contribuiscono al 15 % delle emissioni serra globali.

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Keywords

Metalli, azoto, leguminose, suoli, nitrato, fissazione dell’azoto, simbiotico, proteine trasportatrici