“Dialoghi sul suolo e l’acqua”: I funghi micorrizici: microrganismi biostimolanti per la crescita delle piante e la salute del suolo

Pagliai – Manuela è davvero un piacere ritrovarsi ancora a dialogare con te sulle problematiche del suolo, ma lasciamo da parte i sentimentalismi (Pisa mi è rimasta nel cuore!) e veniamo a noi! Finalmente negli ultimi decenni la biologia del suolo ha avuto l’attenzione che merita grazie proprio ai grandi progressi scientifici nel campo delle tecnologie molecolari. I nuovi concetti di “salute del suolo” sono in gran parte basati proprio sulla biodiversità e sull’attività biologica degli organismi che vivono nel suolo stesso. Tuttavia, a mio avviso, mentre grande attenzione è stata posta alla funzionalità delle comunità batteriche del suolo la stessa non è stata ancora del tutto riservata alla funzionalità delle comunità fungine. Mi sbaglio?  

Giovannetti – Hai assolutamente ragione. Spesso ci si riferisce al microbiota funzionale del suolo citando i batteri, che sono molto importanti per il completamento dei cicli biogeochimici del suolo, in cui la materia organica è degradata e trasformata in composti nuovamente utilizzabili da parte delle piante. Occorre però ricordare che i funghi hanno un ruolo chiave nei cicli biogeochimici e forniscono un’ampia gamma di servizi essenziali per gli ecosistemi. Infatti, oltre a regolare la dinamica della materia organica, sono attivi nel sequestro del carbonio, modificano la struttura fisica del suolo agendo contro l’erosione, aumentano la quantità e l’efficienza d’uso dei nutrienti. Inoltre un gruppo particolare di funghi - i funghi micorrizici -, che stabiliscono simbiosi mutualistiche con le radici della maggior parte delle piante terrestri, sono in grado di assorbire i nutrienti minerali del suolo e trasferirli alle piante ospiti attraverso una rete sottile di ife che si estende dalle radici colonizzate al suolo circostante. Tale rete extraradicale funziona come un vero e proprio apparato assorbente ausiliario, poiché sulle sue ife sono localizzati ed espressi i geni trasportatori di nutrienti, quali fosforo e azoto, elementi fondamentali per la crescita e la produttività delle piante. Inoltre molte specie di funghi micorrizici vivono in associazione con complesse comunità di batteri, che svolgono importanti attività funzionali. Per esempio, i batteri capaci di mineralizzare il fitato (che rappresenta fino al 60% della forma organica del fosforo nel suolo) agiscono in sinergia con i funghi micorrizici, favorendo l’assorbimento del fosforo da parte delle ife e il suo trasferimento alla pianta. Questa sinergia è molto importante per la nutrizione delle piante, in quanto il fosforo è un componente strutturale di molte biomolecole coinvolte in processi metabolici chiave, come la fotosintesi, la biosintesi di DNA e RNA, la respirazione e il trasferimento dell’energia. Benché i suoli agricoli contengano elevate quantità di fosforo, sia in forma organica che inorganica, esso è poco disponibile a causa della sua immobilizzazione e precipitazione con altri minerali: dunque l’azione dei simbionti micorrizici rappresenta una strategia sostenibile per mobilizzare il fosforo e incrementare la sua acquisizione nelle colture agrarie. 

Pagliai – La ricerca non si deve mai fermare: quali sono a tuo avviso le nuove frontiere nello studio proprio dei funghi micorrizici?

Giovannetti – Molte delle conoscenze sui funghi micorrizici arbuscolari, simbionti della grande maggioranza delle piante agrarie, riguardano un numero limitato di specie, spesso studiate singolarmente e in condizioni di sterilità. Ancora troppo poco si sa della grande diversità fisiologica e genetica, sia interspecifica che intraspecifica, delle oltre 355 specie descritte, molte delle quali constano di decine di isolati con caratteristiche ecologiche e funzionali diverse. Occorrono ulteriori studi riguardanti l’infettività ed efficienza dei diversi isolati non solo in microcosmo, ma anche in campo, per individuare quelli più resilienti, che meglio si adattano alle diverse condizioni ambientali, come siccità, salinità, stress biotici e abiotici. Gli studi di trascrittomica riguardanti l’espressione di geni funzionali ci aiuteranno a identificare gli isolati più efficienti nell’assorbimento e il trasferimento dei nutrienti dal suolo alle radici delle piante. Tali ceppi potranno essere utilizzati in consorzi microbici sintetici multifunzionali, da riprodurre e utilizzare come biostimolanti e per ridurre l’uso dei fertilizzanti sintetici in agroecosistemi innovativi e sostenibili. Riguardo alla salute del suolo, sono in corso presso i laboratori di Microbiologia del Suolo dell’Università di Pisa alcune ricerche finalizzate a ridurre l’uso degli erbicidi in agricoltura, finanziate dal progetto Europeo GOOD, nell’ambito delle iniziative europee volte a ridurre del 50% l’uso di pesticidi entro il 2030. I nostri studi utilizzeranno i funghi micorrizici arbuscolari, che hanno la capacità di ridurre la crescita di alcune erbe infestanti aggressive, come Chenopodium album e Echinocloa crus-galli, incluse nella top ten delle infestanti in tutto il mondo. Sarà studiata, in sette siti sperimentali europei, la capacità dei simbionti micorrizici autoctoni sia di limitare la crescita di alcune specie di infestanti, sia di potenziare l'abilità competitiva delle cover crops, che rappresentano un sistema di gestione sempre più utilizzato in agricoltura per ridurre l'erosione del suolo, incrementare la biofertilità e contenere lo sviluppo delle erbe infestanti.

Pagliai – L’obiettivo primario dell’agricoltura deve essere quello di ottenere prodotti di qualità e per questo è fondamentale lo stato di salute del suolo. Un suolo degradato, oltre a produrre meno, non garantisce la qualità richiesta e ho la netta sensazione che la maggior parte degli agricoltori non percepisca la gravità dello stato di degrado dei nostri suoli. Tu ti sei occupata a fondo proprio delle problematiche della nutraceutica e quindi ti chiedo quale futuro ci aspetta anche perché è vero che è aumentata l’aspettativa di vita ma questo allungamento dovrebbe essere vissuto serenamente e in salute. Sappiamo che molto dipende dagli stili di vita ma anche dall’alimentazione; da qui l’importanza di un cibo sano.

Giovannetti – Sappiamo che i cibi di origine vegetale contengono quantità elevate di “fitochimici”, come flavonoidi, antocianine, carotenoidi, isotiocianati, che hanno azione protettiva sulla nostra salute. Tuttavia il contenuto e la composizione dei fitochimici nelle diverse piante sono modulati da diversi fattori, come le tecniche agronomiche, l’uso di pesticidi e fertilizzanti, il genotipo della pianta e, soprattutto, lo stato micorrizico. Infatti la simbiosi micorrizica induce cambiamenti citologici, metabolici e biochimici che incrementano il contenuto in fitochimici con valore nutraceutico nella pianta ospite. Per esempio, alcune ricerche hanno dimostrato che l’inoculo con i funghi micorrizici determinava aumenti significativi della capacità antiossidante in basilico, carciofo e cipolla, di carotenoidi in grano e mais, di antocianine nella lattuga rossa, di acido clorogenico nel carciofo, di licopene nel pomodoro. Anche in questo caso è importante tenere conto della diversità funzionale dei funghi micorrizici. Gli studi di trascrittomica potranno aumentare le nostre conoscenze sull’espressione differenziale dei geni rilevanti per la biosintesi dei composti nutraceutici nelle piante alimentari micorrizate, al fine di selezionare i simbionti più efficienti, da utilizzare per la produzione di cibo sano e capace di proteggere la nostra salute.