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Rafforzare le difese del pomodoro con soluzioni sostenibili. È questa oramai la rotta che si cerca di perseguire per promuovere pratiche agricole più rispettose dell’ambiente. Questo risulta ancor più importante di fronte ad avversità difficili da contenere, come Ralstonia solanacearum, il batterio responsabile dell’avvizzimento batterico, una malattia da quarantena nota per la sua straordinaria capacità di sopravvivere nel terreno e per i danni significativi che può provocare alle coltivazioni. Ma come proteggere il pomodoro con metodi naturali? La risposta arriva da uno studio pubblicato sulla rivista Springer Nature che esplora nuovi modi per potenziare le difese naturali del pomodoro analizzando i processi biologici tra gli essudati radicali e il microbioma della rizosfera.
Il team di ricercatori cinesi ha, infatti, esaminato 23 diversi tipi di essudati radicali per capire come influenzano la resistenza del pomodoro all’avvizzimento batterico. Tra questi, l’attenzione si è concentrata sull’acido succinico (SA), un composto chiave rilasciato dalle radici. L’obiettivo dello studio era chiarire come l’acido succinico influenzi la comunità microbica della rizosfera e quali microorganismi benefici vengano attivati in risposta, contribuendo così a rafforzare le difese naturali della pianta. Ma di cosa si tratta?
Essudati radicali: il linguaggio chimico con cui le piante “dialogano” con il suolo
Gli essudati radicali sono sostanze rilasciate naturalmente dalle radici delle piante nel terreno e svolgono un ruolo fondamentale nel regolare le interazioni con il microbioma della rizosfera, la comunità di microrganismi che vive attorno alle radici. Questi microbi non solo proteggono la pianta dai patogeni, ma ne migliorano la nutrizione, ne favoriscono la crescita e ne aumentano la resistenza a stress e malattie. Non si tratta di semplici ospiti: i microrganismi competono con i patogeni per le risorse, ne ostacolano direttamente la proliferazione e supportano attivamente le difese della pianta. A loro volta, le piante non rimangono passive, ma attraggono selettivamente i microrganismi più utili, soprattutto quando percepiscono una minaccia. Tra i mediatori chiave di questo scambio c’è l’acido succinico, che agisce sia come fonte di carbonio, nutrendo specifici microbi benefici, come segnale chimico, inviando “istruzioni” al microbioma. Grazie a questo doppio ruolo, l’acido succinico modifica la composizione della comunità microbica della rizosfera, favorendo la proliferazione di batteri alleati e contribuendo indirettamente alla salute e alla difesa della pianta.
Ma quali sono i meccanismi precisi alla base di questa “alleanza naturale”?
Per capire come il pomodoro possa difendersi dall’avvizzimento batterico, i ricercatori hanno prelevato il terreno da un campo agricolo in Cina, analizzandone le caratteristiche chimiche come pH, azoto, fosforo e potassio. Dopodiché hanno selezionato 23 molecole rappresentative degli essudati radicali, tra amminoacidi, zuccheri e acidi organici, da piante di pomodoro sottoposte successivamente all’infezione da Ralstonia solanacearum. Le piantine sono state coltivate in serra con temperatura e umidità controllate, condizioni ottimali per la diffusione della malattia, e dopo 28 giorni è stato valutato il livello di infezione. Parallelamente, gli stessi composti sono stati testati in laboratorio per verificare se potessero inibire direttamente la crescita del batterio.
Ma c’è di più. Per approfondire il ruolo specifico dell’acido succinico, i ricercatori hanno confrontato due tipi di terreno, uno naturale, con la normale comunità microbica, e uno sterilizzato, privo di microbi, aggiungendo in entrambi i casi l’acido succinico e osservando la risposta delle piante all’infezione. Dopo 28 giorni l’esperimento è entrato nel vivo. I ricercatori hanno infatti raccolto il terreno vicino alle radici, la rizosfera, congelato e utilizzato per analizzare la comunità batterica tramite estrazione del DNA. Dalla rizosfera trattata con acido succinico sono stati isolati 90 ceppi batterici differenti, tra cui RSA89, strettamente imparentato con il genere Sphingomonas. Questo ceppo è stato poi coltivato insieme al patogeno e all’acido succinico per valutare se potesse rallentare la crescita di Ralstonia solanacearum, se l’acido succinico potenziasse questo effetto e se i composti rilasciati da RSA89 possedessero proprietà antibatteriche.
L’acido succinico: un alleato naturale contro l’avvizzimento del pomodoro
I risultati ottenuti dai ricercatori sono stati sorprendenti. Tra le 23 sostanze analizzate, l’acido succinico si è rivelato il più efficace: pur non influenzando direttamente la crescita del batterio in vitro, nelle piante riduceva l’indice di malattia fino a zero, proteggendo completamente il pomodoro dal batterio. Questo ha suggerito che il suo effetto non fosse diretto sul patogeno, ma mediato da un meccanismo indiretto. Agisce quindi direttamente sulla pianta? Per capirlo, i ricercatori hanno condotto esperimenti in terreni sterilizzati, privi di microbi. In questo contesto non sono state osservate differenze né nella diffusione della malattia né nella quantità di batterio presente, confermando che il beneficio dell’acido succinico dipende dalla presenza della comunità microbica della rizosfera. L’acido succinico, quindi, agisce solo quando c’è un’interazione tra la pianta e il suo microbioma.
Ma le scoperte non finiscono qui. come anticipato, dalla rizosfera trattata con SA sono stati isolati diversi ceppi batterici, tra cui RSA89, identificato come Sphingomonas sp. WX113. Un successivo esperimento in serra ha confermato il ruolo determinante di questo microrganismo: la sua co-applicazione con acido succinico ha infatti garantito un’efficacia di biocontrollo pari al 100%, superando nettamente i trattamenti eseguiti singolarmente. Un risultato che mette in luce il potenziale sinergico tra gli essudati radicali e i microbi benefici, rafforzando così la possibilità di difendere il pomodoro in modo naturale.
L’acido succinico (SA) dimostra il miglioramento più efficace della resistenza del pomodoro all’avvizzimento batterico tra 23 essudati radicali A : Impatto di 23 essudati radicali sulla resistenza del pomodoro all’avvizzimento batterico in terreni con comunità microbiche autoctone. Lo schema dei colori indica l’effetto in vitro di ciascuna sostanza sulla crescita di Ralstonia solanacearum , misurato dalla densità ottica a 600 nm (OD 600 ) rispetto al controllo. Tutte le sostanze sono state applicate alla rizosfera del pomodoro e inoculate con R. solanacearum . Dopo quattro settimane, è stato registrato l’indice di malattia, come mostrato sull’asse x. L’asse y mostra le abbreviazioni delle sostanze. I nomi completi delle sostanze sono elencati nella Tabella S1 . La linea tratteggiata rappresenta l’indice di malattia per il trattamento di controllo con H2O . B : Configurazione sperimentale per valutare l’impatto di SA sulla comunità batterica. SA è stato aggiunto esogeno alla rizosfera del pomodoro (R + SA). Acqua con lo stesso volume è stata aggiunta come controllo (R-SA). La stessa configurazione è stata eseguita nel terreno sfuso (B + SA e B-SA) per distinguere l’effetto interattivo dagli effetti SA o da quelli dell’ospite da soli. Quattordici giorni dopo l’aggiunta, sono stati raccolti campioni di terreno della rizosfera e ne è stato estratto il DNA per il sequenziamento dell’amplicone dell’rRNA 16s.
Implicazioni per l’agricoltura sostenibile
Questa scoperta ha importanti implicazioni per l’agricoltura. Lo studio dimostra che combinare essudati radicali e microbi benefici è più efficace rispetto all’utilizzo dei soli batteri, poiché i microbi introdotti spesso faticano ad adattarsi al suolo. Quando invece sono accompagnati dal loro essudato naturale, crescono meglio e mantengono la loro efficacia più a lungo. I ricercatori propongono di estendere gli studi testando un maggior numero di essudati radicali, come glicina e acido glicolico, di esplorare microbi di diversi gruppi, inclusi batteri, funghi, protisti e fagi, e di progettare comunità microbiche sintetiche dedicate al biocontrollo. L’obiettivo finale è validare queste strategie direttamente sul campo, aprendo la strada a pratiche agricole più sostenibili e alla protezione naturale delle coltivazioni di pomodoro.
Federica Del Vecchio
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