Svelare i segreti per garantire la sostenibilità agricola e della nutrizione delle piante
Dato l’aumento della popolazione mondiale, la pressante necessità di garantire una produzione alimentare sostenibile nei prossimi 30 anni costituisce una sfida formidabile. La crescita delle piante dipende dalla disponibilità di nutrienti; comprendere come esse si adattano alle carenze nutritive, pertanto, risulta fondamentale alla luce di questa sfida. Anche i nutrienti minerali, come l’azoto e il ferro, svolgono un ruolo attivo nella fissazione della CO2 atmosferica: la fotosintesi, infatti, funge da principale punto di ingresso del carbonio negli ecosistemi. Svelare questi processi biologici è quindi essenziale per sviluppare nuove strategie volte a migliorare la resilienza e la produttività delle colture, assicurando in tal modo la sicurezza alimentare e la conservazione dell’ambiente.
Valutare le carenze nutritive nelle piante
Realizzato con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA), il progetto ExuNutriStress ha fatto progredire significativamente la comprensione di come gli alberi rispondono alle carenze di sostanze nutritive. La ricerca è stata condotta prendendo in esame i pioppi, che costituiscono un modello eccellente per la ricerca sugli alberi forestali grazie alla loro rapida crescita, alla veloce maturazione e all’ampia distribuzione geografica. L’attenzione posta dal progetto sulle carenze di azoto e ferro ha una spiegazione, poiché questi elementi rivestono un ruolo critico in numerose molecole e processi vegetali, tra cui la fotosintesi e i percorsi biosintetici. Dal momento che l’agricoltura contribuisce al 60% del previsto aumento di inquinamento da azoto, la comprensione del modo in cui i pioppi lo mobilitano dal suolo offre potenziali soluzioni per ridurre l’apporto di tale gas. Gli essudati radicali sono composti organici rilasciati dalle piante nel terreno che migliorano la biodisponibilità dei nutrienti e potenziano la crescita delle piante alterando le proprietà fisiche e chimiche della rizosfera, nonché il suo microbiota. Essi sono coinvolti in modo complesso nei cicli biogeochimici dei nutrienti, per cui risulta importante comprendere come vengano condizionati dalle carenze nutritive. Gli essudati svolgono inoltre un ruolo di cruciale importanza nel sequestro del carbonio nel suolo, un processo potenzialmente influenzabile dallo stato nutritivo delle piante. «ExuNutriStress dispone delle potenzialità per migliorare l’agricoltura sostenibile offrendo alternative ai fertilizzanti sintetici», sottolinea Sébastien Thomine, il ricercatore principale del progetto.
L’influenza della carenza di nutrienti sul metabolismo delle piante
I ricercatori hanno intrapreso una serie di esperimenti idroponici condotti in condizioni controllate, attraverso i quali hanno valutato gli effetti della carenza di azoto e ferro (sia separatamente che non) sugli essudati radicali dei pioppi. Gli studiosi hanno monitorato parametri come i livelli di clorofilla e il pH, analizzando inoltre i micro e macronutrienti in diverse parti delle piante. I risultati del progetto indicano che le radici dei pioppi accumulano metaboliti specifici in condizioni di stress nutritivo, tra cui i flavonoidi. In caso di carenza di azoto, lo squilibrio nel metabolismo dell’azoto e del carbonio influisce sulla produzione di questi composti, mentre la carenza di ferro si ripercuote sulle vie degli acidi grassi e degli amminoacidi. «Queste informazioni sono fondamentali per comprendere le risposte implementate dalle piante come reazione allo stress nutritivo», sottolinea María Teresa Cieschi, borsista MSCA.
Impatto sociale e ambientale
Il progetto ExuNutriStress consente di compiere un significativo passo in avanti nella comprensione della fisiologia delle piante sottoposte a stress nutritivo. I suoi esiti non solo contribuiscono alla comunità scientifica, ma esercitano anche implicazioni di vasta portata per l’agricoltura sostenibile. Le conoscenze prodotte in merito al ruolo svolto dagli essudati radicali nella nutrizione delle piante promettono di aprire la strada a pratiche agricole più efficaci e rispettose dell’ambiente, compreso l’impiego di fertilizzanti sostenibili. Il progetto ha diffuso attivamente i risultati ottenuti attraverso il suo sito web, i social media e in occasione dell’evento della notte dei ricercatori tenutosi a Parigi, aumentando la sua portata e il relativo impatto generato. La futura ricerca svolta nell’ambito del proseguimento del progetto promette di svelare altre intuizioni rivoluzionarie sulla gestione dei nutrienti da parte delle piante, nonché sull’equilibrio ecologico.
Parole chiave
ExuNutriStress, ferro, azoto, essudati radicali, pioppi, agricoltura sostenibile, nutrizione delle piante, fotosintesi, inquinamento, minerali
