Comprendere il ruolo dei fitosiderofori nel miglioramento delle colture
Quando alcune colture cerealicole, come il grano, l’orzo e il mais, faticano a reperire una quantità sufficiente di micronutrienti, rilasciano dalle loro radici nel terreno circostante dei metaboliti noti come fitosiderofori. Questi formano una sorta di legame (complessi stabili) con le sostanze nutritive, rendendole solubili e disponibili per l’assorbimento. L’importanza dei fitosiderofori per l’assorbimento del ferro da parte delle piante è nota fin dagli anni ’70, ma comprendere appieno il loro ruolo nelle interazioni tra piante e suolo si è rivelato difficile, soprattutto perché questi composti non sono disponibili in commercio. «I ricercatori non riuscivano a procurarsi gli standard purificati necessari per misurarli con precisione o per confrontare i risultati tra diverse piante, terreni o laboratori», spiega Eva Oburger(si apre in una nuova finestra), professoressa associata presso l’Istituto di ricerca sul suolo dell’Università BOKU. Nell’ambito del progetto PhytoTrace, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra) (CER), Oburger e i suoi colleghi del Politecnico di Vienna(si apre in una nuova finestra) e dell’Università di Vienna(si apre in una nuova finestra) hanno cercato di chiarire i meccanismi alla base dell’assorbimento di questi micronutrienti. Il progetto ha utilizzato metodi innovativi di campionamento del suolo e delle radici, insieme a tecniche molecolari avanzate, per studiare il sistema dei fitosiderofori con un livello di dettaglio senza precedenti. «Il finanziamento del CER ci ha permesso di sintetizzare chimicamente tutti e otto i fitosiderofori presenti in natura in forma purificata», osserva Oburger. «Questo ci ha permesso di sviluppare un metodo altamente sensibile in grado di rilevarli e quantificarli tutti nei campioni naturali, fornendoci per la prima volta gli strumenti per porre domande e trovare risposte su come questi composti funzionano e influenzano le interazioni tra piante e rizosfera(si apre in una nuova finestra).»
Chiarire il ruolo dei fitosiderofori
I ricercatori hanno iniziato aggiungendo o omettendo singolarmente micronutrienti quali ferro, zinco e rame in esperimenti idroponici. Utilizzando l’orzo come modello, il team ha misurato il rilascio di fitosiderofori in presenza di diverse carenze di micronutrienti e ha monitorato l’attivazione dei geni necessari alla loro produzione. Dopo aver definito questi meccanismi di base, i ricercatori sono passati a sistemi pedologici più complessi e realistici, hanno verificato l’efficacia di diversi fitosiderofori e hanno gradualmente aumentato la diversità genetica delle piante oggetto di studio.
Variazione genetica nell’efficienza di assorbimento dei nutrienti
Uno dei risultati più sorprendenti è stato che i fitosiderofori sembrano svolgere solo un ruolo limitato nell’assorbimento del rame, nonostante i complessi rame-fitosideroforo che si formano in soluzione nel suolo. Tuttavia, hanno trovato prove evidenti del fatto che i fitosiderofori contribuiscono in modo significativo all’assorbimento dello zinco. «Questo aspetto è particolarmente importante perché la carenza di zinco rappresenta una sfida globale di primaria importanza sia per l’agricoltura che per l’alimentazione umana», osserva Oburger. Un altro risultato importante è stato quello relativo alla variazione genotipica: alcuni genotipi di orzo si sono dimostrati molto più efficienti nell’assorbimento dei micronutrienti, e ciò era strettamente correlato al grado di attivazione della via dei fitosiderofori. «È stato davvero entusiasmante perché ha dimostrato che le piante possono differire notevolmente nell’efficacia con cui utilizzano questi composti in condizioni di carenza di micronutrienti», aggiunge Oburger. «Questa variazione è determinata geneticamente ed è ereditaria, il che significa che i selezionatori possono sfruttarla nel loro lavoro.»
Sostegno alla selezione vegetale
In effetti, l’implicazione più diretta di questi risultati riguarda proprio il miglioramento genetico delle piante. «Poiché la via metabolica dei fitosiderofori è controllata geneticamente, è del tutto possibile potenziare questi tratti attraverso incroci e selezione», spiega Oburger. Potenziare questo meccanismo naturale offre una soluzione concreta per migliorare l’assorbimento di ferro e zinco in condizioni pedologiche difficili, il che, nel lungo periodo, potrebbe contribuire allo sviluppo di colture con un maggiore contenuto di micronutrienti, una crescita migliore e una maggiore resilienza in ambienti poveri di sostanze nutritive. «I prossimi passi comprenderanno non solo lo studio di altre specie, ma anche lo sviluppo di metodi che consentano di estendere i risultati su scala più ampia, per avvicinare questa ricerca alla pratica zootecnica concreta», conclude Oburger.
