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Microbi benefici per le piante per un’agricoltura più sostenibile

Grazie alla sua ricerca nell’ambito del progetto BacBio, finanziato dal CER, Diego Romero spera di diventare pioniere di un’agricoltura più sostenibile, che faccia più affidamento su microbi benefici e meno su pesticidi e fungicidi.

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Le malattie batteriche sono l’incubo peggiore dell’agroindustria poiché riducono le rese, si diffondono rapidamente e tagliano i margini di profitto. Anche la risposta al problema, fino ad oggi, è stata nientemeno che catastrofica: i fungicidi, i battericidi e i nematocidi vaporizzati sulle colture non solo contribuiscono alla degradazione dell’ambiente, ma possono anche diventare meno efficienti contro i microbi della frutta e della verdura. Secondo Diego Romero, professore presso il dipartimento di microbiologia dell’Università di Malaga, è giunto il momento di adottare nuovi approcci incentrati sulla sostenibilità. Con il progetto BacBio (Mechanistic and functional studies of Bacillus biofilms assembly on plants, and their impact in sustainable agriculture and food safety), finanziato dal CER e avviato nel 2015, Romero intende rispondere a una domanda: è possibile proteggere le piante con microbi benefici a parziale sostituzione dei pesticidi, e allo stesso tempo evitare la contaminazione di agenti patogeni umani? «Forse nell’agricoltura moderna c’è un problema di concetto. Ritengo che non dovremmo accantonare l’idea di prodotti liberi da microbi, e credo che dovremmo tentare di trovare un equilibrio tra la carica microbica del prodotto e il danno collaterale che infliggiamo all’ambiente», spiega. «Personalmente, mi sforzerei maggiormente di ridurre il danno all’ambiente, perché sul lungo periodo sarebbe un vantaggio per l’agricoltura». Questo nuovo approccio richiede implicitamente una diversificazione delle strategie. Le condizioni ambientali variano da regione a regione e le colture in serre aggiungono un ulteriore livello di complessità: ciò significa che le malattie microbiche si evolveranno in modo diverso in ambienti differenti e che le potenziali soluzioni dovranno di conseguenza essere diversificate. BacBio sta mostrando la via da seguire grazie agli studi sulla matrice extracellulare di due comunità microbiche, anche conosciuta come biopellicola. «Nello specifico, stiamo studiando Bacillus subtilis e Bacillus cereus, due organismi imparentati con funzioni molto diverse tra loro. Il primo è un agente di biocontrollo che protegge le piante, mentre il secondo è patogeno per gli esseri umani. Studiando questi due microbi che vivono nel suolo in associazione con le piante, possiamo comprendere le differenze chimiche fra le loro rispettive matrici extracellulari. L’idea è di potenziare i vantaggi apportati da B. subtilis alle piante, riducendo o evitando al contempo B. cereus», aggiunge Romero.

Il ruolo delle proteine

Una delle scoperte più notevoli del progetto finora è legata al modo in cui Bacillus si adatta a vivere in ambienti maggiormente complessi, come i vegetali. «Abbiamo scoperto che in B. subtilis gli esopolisaccaridi e una proteina idrofobica della matrice extracellulare formano uno scudo che impedisce l’accesso di cellule estranee alla colonia. Se si rimuove uno di questi componenti, un altro microbo che vive sulle piante può penetrare la colonia di Bacillus» osserva Romero. Il team ha inoltre caratterizzato una proteina amiloide necessaria per assemblare la biopellicola di Bacillus. Le amiloidi, conosciute principalmente per il loro coinvolgimento nelle malattie umane, sono ampiamente distribuite in natura e possono contribuire a definire lo stato fisiologico delle cellule batteriche. Svolgono inoltre un duplice ruolo: l’assenza di amiloidi provoca un aumento della produzione antimicrobica da parte di Bacillus, mentre le cellule all’interno del filloplano (la superficie della foglia) diventano più sensibili alla sua presenza. «Crediamo che Bacillus impieghi questi due ruoli della proteina amiloide per permettere alle cellule di aderire, colonizzare e sopravvivere nel filloplano aggressivo, in modo complementare. Ciò fornisce un controllo efficace delle malattie fungine», afferma Romero. Il progetto potrebbe migliorare la nostra comprensione di come i batteri si trasformano da entità isolate a comunità organizzate interagenti con le piante, esercitando in tal modo un impatto notevole nel settore delle agro-biotecnologie. Romero spera che in futuro le sue scoperte permettano di produrre microbi benefici per un’agricoltura più sostenibile e diversificata.

Parole chiave

BacBio, agricoltura, sostenibilità, microbi, pesticidi, fungicidi, bacillus

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