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INTERACTIONS OF ROOT PHENOTYPES AND ROOT MICROBIOME IN MAIZE UNDER NITROGEN LIMITING CONDITIONS

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I microbiomi delle radici fondamentali per l’agricoltura sostenibile

L’interazione tra i tipi di radici e le comunità microbiche del suolo può avere un impatto sulla sopravvivenza e sulla crescita delle piante. La comprensione di questa relazione potrebbe portare ad un’agricoltura più sostenibile ed efficiente.

Alimenti e Risorse naturali

Le radici, che assorbono nutrienti e acqua dal terreno, sono fondamentali per la crescita e la sopravvivenza di una pianta. Pertanto, il ruolo del microbioma radicale, composto da virus del suolo, batteri, funghi e altre forme di vita che interagiscono specificamente con la radice, è stato paragonato a quello del microbioma intestinale negli animali. «I microbi del suolo sono una potente risorsa in agricoltura», spiega la borsista Marie Skłodowska-Curie di ROOTPHENOBIOME, Tania Galindo, di ETH-Zurich, in Svizzera. «Conoscere meglio la loro biologia potrebbe permetterci di utilizzarli per migliorare la nutrizione, la salute e la resistenza delle piante in situazioni di siccità.» Al tempo stesso, la struttura e l’anatomia di specifici tipi di radici potrebbero influenzare lo sviluppo di un microbioma. La selezione delle piante con caratteristiche radicali è emersa come un importante campo di ricerca e sta attirando un interesse crescente da parte dell’industria. «Ho trovato questi due campi complementari durante il mio dottorato di ricerca negli Stati Uniti», spiega Galindo. «La mia ipotesi è che le sinergie tra le caratteristiche radicali e i microbi potrebbero essere impiegate per superare alcune sfide dell’agricoltura moderna. Credo che questo sia un campo dal vasto potenziale e volevo contribuire a una migliore comprensione di tale sinergia.»

Comprendere i microbiomi radicali

L’obiettivo principale di ROOTPHENOBIOME, intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, era quello di trovare questi collegamenti tra le caratteristiche delle radici e la composizione e la funzione della comunità microbica. Galindo voleva anche capire come la struttura delle radici e il microbioma potessero interagire quando i livelli di azoto sono bassi. Questo potrebbe portare all’identificazione e alla selezione di colture più resistenti. Per farlo, Galindo e il suo team hanno piantato il mais in mesocosmi, utilizzando diverse composizioni di terreno e diversi livelli di azoto. Ciò ha permesso a Galindo e al suo team di analizzare e descrivere da vicino il microbioma radicale. Le linee di mais con architetture e anatomie radicali contrastanti sono state poi coltivate in condizioni di azoto ridotto. «In questo caso, volevamo identificare le associazioni tra il microbioma radicale e la risposta della pianta in caso di fertilizzazione a basso e alto contenuto di azoto», aggiunge Galindo.

Selettocoltura avanzata

Il team del progetto è riuscito a trovare legami significativi tra i batteri e le caratteristiche architettoniche delle radici in condizioni di azoto ridotto. Questo potrebbe aprire le porte alla selezione di microbiomi che conferiscono una migliore tolleranza alla bassa disponibilità di azoto, o che possono essere utilizzati in combinazione con tipi di radici specifiche per migliorare l’assorbimento dell’azoto. «I nostri risultati potrebbero essere utilizzati dai selezionatori di piante che sono alla ricerca di marcatori genetici vegetali connessi al reclutamento del microbioma», osserva Galindo. «Il nostro sistema sperimentale potrebbe essere facilmente implementato in qualsiasi laboratorio del mondo, per studiare le proprie piante. Speriamo di ispirare ulteriori ricerche sulle interazioni dell’architettura e dell’anatomia delle radici.» Gli esperimenti di ingegnerizzazione dei microbiomi radicali, eseguiti in piante con fenotipi di architetture e anatomie radicali selezionate, si svolgeranno probabilmente nei prossimi anni. Nel frattempo, Galindo e il suo team mirano a sensibilizzare gli agricoltori, le industrie agricole, i politici e il pubblico in generale sull’importanza delle radici e dei microbi. «Sono risorse preziose per lo sviluppo di piante migliori che selezionano le migliori comunità microbiche per un’agricoltura sostenibile», afferma. «Spero che le nostre scoperte possano aiutare a progettare inoculanti microbici per le sementi con fenotipi radicali specifici. Questo li aiuterà a selezionare comunità microbiche sinergiche nei campi agricoli, con una migliore capacità di catturare le risorse del suolo.»

Parole chiave

ROOTPHENOBIOME, suolo, microbioma, agricoltura, radice, microbiomi, sostenibile

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