Indice
Dietro la proverbiale resistenza dell’olivo alla siccità si nasconde una rete invisibile, fatta di batteri e microrganismi che cooperano silenziosamente con la pianta. A svelarla, uno studio condotto da un gruppo di ricercatori ENEA, in collaborazione con il CNR e le università di Milano, Torino e della Tuscia. L’indagine, condotta nell’ambito del progetto europeo PRIMA BIOMEnext, parte da una domanda cruciale per l’agricoltura mediterranea: come reagisce il microbioma dell’olivo quando l’acqua scarseggia?
“L’interfaccia tra radici e rizosfera rappresenta una zona cruciale di interazione tra piante e microrganismi, dove si svolgono molti processi essenziali per la salute e lo sviluppo delle piante, come l’assorbimento di nutrienti e di acqua”, spiega la coautrice dello studio Annamaria Bevivino, ricercatrice della Divisione ENEA Sistemi agroalimentari sostenibili. Comprendere come queste comunità microbiche si riorganizzano sotto stress idrico significa quindi individuare nuovi strumenti naturali per aumentare la resilienza delle colture.
La chiave della resistenza nel microbioma dell’olivo
Le prove sperimentali si sono svolte in Umbria, in due siti (Boneggio e Lugnano), su quattro cultivar con diversa tolleranza alla siccità: Arbequina e Koroneiki, più sensibili, e Chemlal de Kabilye e Shengeh, originarie di aree semi-aride del Nord Africa e del Medio Oriente.
Le piante, di otto anni, sono state mantenute in due condizioni opposte – irrigazione costante e stress idrico prolungato – e monitorate in due stagioni, inverno ed estate.
Lo studio ha previsto l’analisi parallela del microbioma del suolo (rizosfera) e di quello interno alle radici (endofitico). Per identificare i microrganismi presenti e le loro funzioni potenziali, i ricercatori hanno impiegato tecniche di metagenomica a lettura lunga, integrate da analisi bioinformatiche e da un originale approccio di text mining – il processo di estrazione automatica di informazioni, modelli e conoscenze da grandi quantità di testo – su centinaia di pubblicazioni scientifiche.
Quest’ultimo ha permesso di ricostruire una rete di co-occorrenze tra generi batterici e funzioni ecologiche, evidenziando le associazioni più forti tra microrganismi e processi legati alla tolleranza alla siccità, come la produzione di fitormoni, antiossidanti e sostanze di biocontrollo.
Distribuzione della struttura della rizosfera del suolo e dei microrganismi associati alle radici in relazione al regime idrico (secco, umido) e alla coltura (Arbequinia, Chemlal, Koroneiki e Shengeh), suddivisa per stagione (inverno, estate). Le ellissi tratteggiate indicano gli intervalli di confidenza al 95% attorno ai centroidi dei gruppi di regime idrico.
Un suolo che resiste, radici che si adattano
Stando a quanto riportato dai ricercatori, la composizione del microbioma del suolo resta sorprendentemente stabile tra condizioni irrigue e siccitose. Si tratta di un equilibrio dinamico garantito da meccanismi di ridondanza funzionale: diversi microrganismi, pur appartenendo a taxa differenti, svolgono le stesse funzioni essenziali – dal ciclo dell’azoto alla detossificazione dei radicali liberi – mantenendo attivo l’ecosistema microbico anche in assenza d’acqua.
Questa stabilità deriva dalla capacità di molti batteri di entrare in uno stato di dormienza temporanea, sospendendo le attività metaboliche fino al ritorno di condizioni favorevoli. Come chiarito dai ricercatori, è un modo naturale di resistere all’aridità che consente al suolo di conservare il proprio capitale biologico anche nei periodi più estremi.
Diverso il comportamento del microbioma delle radici. Qui la struttura delle comunità cambia sensibilmente con la disponibilità idrica: la pianta sembra esercitare una sorta di “selezione attiva”, reclutando batteri in grado di aiutarla a mantenere l’equilibrio fisiologico. Si tratta di microrganismi che producono fitormoni come l’acido abscissico, l’auxina o l’etilene, regolatori cruciali nei meccanismi di chiusura stomatica e nella crescita di nuove radici.
Il cuore del microbioma
Dalle analisi emerge un core microbiome comune a tutte le cultivar e ai due regimi idrici, composto da 66 generi batterici, ma con tre protagonisti principali: Solirubrobacter, Microvirga e Pseudonocardia. Il primo svolge un ruolo chiave nei suoli calcarei aridi, contribuendo al riciclo della materia organica e alla protezione delle radici da stress ossidativo. Microvirga, appartenente ai rizobi, è invece in grado di fissare l’azoto atmosferico e di produrre enzimi che migliorano l’assorbimento di nutrienti sotto condizioni di stress. Pseudonocardia, infine, è nota per la sintesi di composti antimicrobici e antiossidanti che rafforzano la salute radicale e stimolano la crescita di nuove radichette.
Lo studio ENEA riporta che, in condizioni di siccità, il profilo funzionale delle comunità batteriche mostra un aumento significativo dei geni associati a processi di chemotassi (capacità dei batteri di muoversi verso fonti d’acqua o nutrienti), alla glutatione S-transferasi (detossificazione dei radicali liberi) e alla tioredossina reduttasi, enzima che mantiene l’equilibrio redox cellulare. Altri geni, come quelli per il trasporto di amminoacidi ramificati e la sintesi di proteine da shock freddo, risultano più abbondanti nelle radici stressate, suggerendo un adattamento mirato al mantenimento della funzionalità cellulare.
Secondo i ricercatori, queste funzioni descrivono una risposta microbica concertata, in cui il microbioma radicale agisce come un’estensione fisiologica della pianta, contribuendo alla sua resilienza complessiva.
Rete di riferimento a documenti relativi ai suoli. L’analisi di data mining ha rivelato i modelli di co-occorrenza tra i generi microbici dal testo “core microbiome” estratto dalla letteratura e dalle parole chiave più ricorrenti nei documenti.
Dalla ricerca alla pratica agricola
Oltre a spiegare il comportamento ecologico del microbioma dell’olivo, la ricerca offre indicazioni operative di grande interesse. L’obiettivo a medio termine, come spiegano da ENEA, è tradurre queste conoscenze nella formulazione di consorzi microbici sintetici (SynComs), ossia inoculi di batteri benefici da applicare alle radici o al suolo per rafforzare la tolleranza allo stress idrico. Ogni cultivar di olivo mostra un proprio equilibrio microbico – osservano gli autori – perciò la chiave sarà sviluppare inoculi mirati, compatibili con il genotipo della pianta e con le caratteristiche pedoclimatiche del territorio.
Lo studio sottolinea inoltre che la diversità microbica osservata nelle varietà Chemlal de Kabilye e Shengeh – entrambe provenienti da regioni aride – potrebbe fornire un modello per selezionare ceppi più efficaci in condizioni di stress, favorendo l’adattamento delle cultivar europee al nuovo clima mediterraneo, sempre più caldo e asciutto.
Una rivoluzione che parte dal sottosuolo
La prospettiva delineata da ENEA è quella di un’agricoltura che non si limiti a reagire alla scarsità d’acqua con nuove tecniche irrigue o varietà più resistenti, ma che sappia valorizzare il potenziale biologico del suolo come risorsa strategica.
“L’olivo è stato scelto come specie modello per sviluppare un sistema colturale innovativo, rappresentativo dell’agricoltura mediterranea che è sempre più minacciata dal fenomeno della siccità”, spiega il responsabile del progetto per ENEA, Gaetano Perrotta, ricercatore del Laboratorio di Bioeconomia circolare rigenerativa.
Un obiettivo che, spiega ENEA, passa anche attraverso lo studio dei microrganismi che vivono nel suolo e del loro ruolo nella salute delle piante. “ENEA è attivamente impegnata nella selezione e nella caratterizzazione di consorzi microbici che migliorano resa, qualità, salute delle piante. L’approccio combinato di culturomica e metagenomica che ENEA applica nelle sue ricerche – conclude Bevivino – permetterà di sviluppare soluzioni sempre più innovative per l’agricoltura, con l’obiettivo di promuovere pratiche sostenibili, resilienti e ad alta efficienza”.
Ilaria De Marinis
© fruitjournal.com