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Agricoltura moderna
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Continuando con il nostro tema del Ringraziamento, ecco come le piante raccolgono nutrimento per la propria cena. Grazie al Max Planck Institute for Plant Breeding Research per il loro lavoro su questo articolo.
In natura, le piante sane sono inondate di batteri e altri microbi, per lo più derivanti dal terreno in cui crescono. Questa comunità di microbi, il microbiota vegetale , è essenziale per una crescita ottimale delle piante e protegge le piante dagli effetti dannosi di microrganismi patogeni e insetti. Si ritiene inoltre che il microbiota delle radici delle piante migliori le prestazioni delle piante quando i livelli di nutrienti sono bassi, ma gli esempi concreti di tali interazioni benefiche rimangono scarsi.
Il ferro è uno dei micronutrienti più importanti per la crescita e la produttività delle piante. Sebbene abbondante nella maggior parte dei suoli, la scarsa disponibilità di ferro limita spesso la crescita delle piante, poiché si trova in forme che non possono essere assorbite dalle piante. Pertanto, raccolti adeguati richiedono spesso l'uso di fertilizzanti chimici, che possono essere dannosi per l'ambiente se applicati in eccesso. Ora, i ricercatori MPIPZ guidati da Paul Schulze-Lefert hanno scoperto una nuova strategia utilizzata dalle piante per superare questo problema:rilasciano sostanze dalle loro radici che indirizzano i batteri associati alle piante a mobilitare il ferro del suolo in modo che le piante possano facilmente prendilo.
Quando si confrontano con il ferro in forme non disponibili, le piante attivano una risposta compensatoria per evitare la carenza di ferro. Questa risposta di fame comporta un'ampia riprogrammazione dell'espressione genica e la produzione e la secrezione di cumarine, composti aromatici che vengono scaricati dalle radici delle piante e che a loro volta possono migliorare la solubilità del ferro. È interessante notare che è stato recentemente dimostrato che le cumarine sono una forza selettiva, che modella la composizione delle comunità batteriche associate alle piante. Ora emerge che alcune cumarine fungono anche da “SOS ” segnale che spinge il microbiota radicale a supportare la nutrizione di ferro delle piante.
Per valutare innanzitutto il contributo del microbiota radicale alle prestazioni delle piante che limitano il ferro, Christopher Harbort e colleghi hanno utilizzato un sistema controllato che ha permesso loro di regolare la disponibilità di ferro e la presenza di batteri associati alle radici. Usando il modello di laboratorio thale cress, hanno confrontato le piante completamente prive di batteri e quelle con una comunità sintetica aggiunta (SynCom) di commensali batterici che riflette la diversità batterica radicale osservata in natura. Gli autori hanno scoperto che l'aggiunta di questo SynCom batterico migliorava notevolmente le prestazioni delle piante coltivate con ferro non disponibile, ma non di quelle coltivate con ferro prontamente disponibile. La coltivazione di piante in associazioni con singoli ceppi batterici ha permesso loro di determinare che questa capacità di recupero del ferro è diffusa tra i batteri di diversi lignaggi batterici del microbiota radicale. Quando i ricercatori hanno eseguito gli stessi esperimenti con piante limitate nella loro capacità di produrre o secernere cumarine, la comunità di batteri non ha fornito alcun beneficio. Pertanto, potrebbero dimostrare che le cumarine secrete dalle piante sono responsabili di suscitare assistenza nutrizionale da commensali batterici con limitazioni di ferro.
Le scoperte degli autori suggeriscono fortemente che il microbiota radicale è parte integrante del modo in cui le piante si adattano alla crescita in un suolo che limita il ferro. Inoltre, identificando il segnale di assistenza dalla pianta al microbo, questa ricerca ci avvicina di un passo allo sfruttamento dei batteri del suolo naturalmente presenti come sostituti dei fertilizzanti sintetici. Migliorare la nutrizione di ferro delle piante potrebbe non solo migliorare i raccolti agricoli, ma anche aumentare il contenuto di nutrienti delle colture alimentari di base, una potenziale strategia per affrontare la carenza di ferro anche negli esseri umani.
Per saperne di più: Le cumarine secrete dalle radici e il microbiota interagiscono per migliorare la nutrizione di ferro nell' Arabidopsis
Harbort, C. J., Hashimoto, M., Inoue, H., Niu, Y., Guan, R., Rombolà, A. D., Kopriva, S., Voges, M. J. E. E. E., Sattely, E. S., Garrido-Oter, R ., Schulze-Lefert, P .
