Nuovi strumenti per studiare i microbi coinvolti nei processi relativi al suolo
I cicli terrestri di carbonio e azoto sono essenziali per la biosfera della Terra e sono strettamente collegati con l’attività microbica. Il progetto DW_FDTP_UVA (Understanding functional drivers in two terrestrial key processes- nitrogen fixation and cellulose degradation- by a single cell approach), finanziato dall’UE, ha chiarito due processi microbici chiave, ovvero la degradazione polimerica C delle piante e la fissazione dell’azoto. Per identificare i partecipanti attivi dei due processi gli scienziati hanno combinato metodi di biogeochimica, biologia molecolare e tecnologie a singola cellula come la microspettroscopia Raman e la spettroscopia di massa di ioni secondari (NanoSIMS) ad alta risoluzione per misurare l’attività delle singole cellule. Tuttavia, queste tecniche a cellula singola hanno trovato un’applicazione limitata nei suoli, presumibilmente a causa della dispersione delle cellule microbiche in un grande contesto di particelle. Di conseguenza, gli scienziati hanno lavorato per sviluppare dei metodi applicabili ai microrganismi del suolo separando le cellule dalle particelle del suolo e concentrandole per un’analisi efficiente. Gli scienziati hanno studiato la fissazione dell’azoto nel suolo delle foreste e delle praterie e anche nell’interfase suolo/pianta. Il loro lavoro si è concentrato su questi diazotrofi, visto che la loro diversità e il loro contributo al processo della fissazione dell’azoto rimane in gran parte sconosciuto. Al fine di identificare i microrganismi con la capacità genetica di fissare l’azoto, i ricercatori hanno utilizzato tecnologie di sequenziamento di ultima generazione e hanno eseguito un’analisi bioinformatica dei geni funzionali per il fissaggio dell’azoto, come per esempio il gene relativo alla dinitrogenasi reduttasi. L’utilizzo del raro isotopo stabile azoto-15 ha offerto un mezzo per studiare la loro capacità di fissare l’azoto. I ricercatori hanno anche studiato la degradazione della cellulosa con l’intenzione di identificare i microrganismi che contribuiscono a questo processo. Per questo scopo, essi hanno usato della cellulosa marcata con il raro isotopo carbonio-13 in differenti condizioni dei nutrienti variando il contenuto di carbonio e azoto del suolo. I risultati hanno mostrato che i microcosmi ammendati con azoto presentavano i tassi più elevati di attività di degradazione della cellulosa con una variazione nella comunità cellulolitica, inclusi funghi e anche batteri. Questi dati supportano l’importanza della disponibilità di nutrienti nel promuovere l’attività di specifici microrganismi in questi importanti processi biogeochimici. Il futuro lavoro del consorzio si concentrerà sull’interazione sinergica e sulla concorrenza tra i diversi microrganismi del suolo. L’insieme di tecniche e strumenti sviluppati durante il progetto DW_FDTP_UVA offrirà un aiuto in questa direzione.
Parole chiave
Ciclo dell’azoto, ciclo del carbonio, fissazione dell’azoto, degradazione della cellulosa, DW_FDTP_UVA
