Individuare i microbi che possono favorire la crescita delle piante nei terreni salini
I rizobatteri promotori della crescita delle piante (plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR) sono microrganismi benefici che vivono nel terreno adiacente alle radici delle piante, nonché sulle superfici e all’interno dei tessuti radicali. È sempre più riconosciuto che questi organismi possono contribuire a fornire alle piante gli elementi necessari per la crescita, in modo simile ai fertilizzanti minerali. «Ad esempio, i PGPR possono fissare l’azoto dall’aria e decomporre le proteine», spiega la coordinatrice del progetto NitroFixSal (N fixing bacteria from extreme environments as a remedy for nitrogen deficiency in saline soils) Agnieszka Kalwasińska, della Nicolaus Copernicus University in Polonia, «rifornendo così il suolo di ammonio». I PGPR producono inoltre fitormoni che stimolano lo sviluppo delle piante ed enzimi in grado di decomporre le pareti cellulari dei funghi, proteggendo le piante dagli agenti patogeni.
Ridurre l’uso di fertilizzanti minerali e pesticidi
Sfruttando le potenzialità di questi batteri presenti in natura, esiste un’opportunità concreta di ridurre l’uso di fertilizzanti minerali e pesticidi. Per avere un esito positivo su scala commerciale, tuttavia, gli scienziati devono essere in grado di individuare e isolare specie batteriche con tassi di sopravvivenza sufficienti e di usarne quantità adatte sia al tipo di suolo sia alle specie vegetali. Tutto ciò potrebbe avere un’importanza economica oltre che ambientale. Infatti, i prezzi dei fertilizzanti chimici, fra cui il nitrato di ammonio, il fosforo e il potassio, sono saliti notevolmente a causa dell’aumento del costo del gas naturale. Nel frattempo, l’UE è obbligata a ridurre l’uso di questi fertilizzanti per conseguire i suoi obiettivi ecologici. «Nel progetto NitroFixSal abbiamo preso batteri con proprietà PGPR da ambienti salini estremi», spiega Sweta Binod Kumar, biotecnologa che ha lavorato al progetto, «perché i microrganismi naturalmente adattati a condizioni di elevata salinità possono promuovere meglio la crescita delle piante in condizioni di stress salino, contribuendo all’aumento della biomassa vegetale e alla protezione dagli agenti patogeni». I ceppi di PGPR estratti dal gruppo di ricerca coinvolto nel progetto sono stati sottoposti a indagini approfondite per caratterizzarne le proprietà e sono stati applicati come biostimolanti, per migliorare la germinazione del grano in condizioni di laboratorio. «Il passo successivo ha comportato uno studio sul campo, in cui i ceppi selezionati sono stati applicati a terreni non sterili», aggiunge Kalwasińska. «Infine, le interazioni fra i batteri e le piante di grano sono state studiate con metodi molecolari avanzati, che ci hanno permesso di comprenderne meglio i meccanismi di azione.»
Alla ricerca di potenziali candidati come biofertilizzanti
Il progetto NitroFixSal è riuscito a dimostrare che gli ambienti salini sono una fonte preziosa di batteri azotofissatori con varie potenzialità di promozione della crescita delle piante, oltre a caratterizzare diversi nuovi ceppi. Due ceppi batterici hanno dimostrato di attenuare notevolmente lo stress da sale nei cereali e uno di questi è stato successivamente presentato alla collezione di microrganismi della Polonia. Due brevetti dell’isolato, insieme ai suoi effetti di promozione della crescita sul grano, sono pronti per essere presentati all’Ufficio brevetti polacco. «Questi PGPR isolati sono ora potenziali candidati per i biofertilizzanti», osserva Kalwasińska, «e potrebbero essere particolarmente utili agli agricoltori che subiscono una perdita di resa delle loro colture a causa delle condizioni di elevata salinità del suolo». I dati generati dal progetto aiuteranno i ricercatori a comprendere meglio le interazioni fra piante e PGPR a livello molecolare. I ricercatori sperano di svelare attività di crescita delle piante meno conosciute, che potrebbero portare allo sviluppo di nuove formulazioni di biostimolatori e di strumenti per la progettazione di nuove strategie di riproduzione. «Il nostro progetto intende dare un grosso contributo all’agricoltura sostenibile», conclude Kalwasińska.
Parole chiave
NitroFixSal, batterico, rizobatteri, azoto, terreni salini, fertilizzanti, enzimi, PGPR