Migliorare l'assorbimento del fosforo nelle colture grazie a nuove micorrizze
La simbiosi è promossa quando lo stato dei fosfati della pianta è basso ed è inibita quando ha abbastanza fosfato, per esempio come risultato dell'uso di fertilizzanti
Le piante terrestri assorbono meglio il fosfato quando collaborano con certe micorrizze (AM). I funghi penetrano nelle cellule della corteccia radicale e formano reti ifali nel suolo. Queste prendono il fosfato dal suolo e lo trasportano direttamente nella radice, dove viene rilasciato nelle cellule della radice attraverso strutture fungine a forma di albero chiamate arbuscoli.
Le piante regolano l'instaurazione della simbiosi
"È interessante notare che la pianta può regolare l'instaurazione della simbiosi in base alle sue condizioni fisiologiche. La simbiosi è promossa quando lo stato del fosfato della pianta è basso ed è inibita quando la pianta ha abbastanza fosfato, per esempio come risultato dell'uso di fertilizzanti", dice Caroline Gutjahr, professore di genetica vegetale all'Università di Monaco "Questo probabilmente avviene per conservare il carbonio organico, che la pianta fornisce al fungo". Anche se questo fenomeno è stato osservato per la prima volta circa 50 anni fa, il meccanismo molecolare per l'inibizione della micorriza arbuscolare ad alto stato di fosfato era sconosciuto.
Una proteina chiamata PHR è un fattore di trascrizione chiave nel processo. I fattori di trascrizione sono proteine che controllano la copia del DNA in mRNA, assicurando così che alla fine si formi la quantità necessaria di una proteina. PHR attiva i geni che permettono alla pianta di rispondere a una carenza di fosfato.
"Volevamo scoprire come la formazione della micorriza arbuscolare è regolata in funzione della disponibilità di fosfato. La nostra ipotesi era che PHR potrebbe essere responsabile", dice il Prof. Gutjahr. Oltre ai risultati di laboratorio con il riso e il legume modello Lotus japonicus, i ricercatori hanno anche condotto un esperimento nel suolo dei campi di riso. Sono stati in grado di dimostrare che il PHR è necessario per promuovere la simbiosi AM quando il fosfato del suolo è basso per garantire rese normali dei cereali.
Un risultato chiave dello studio è che PHR non solo regola i classici geni della carenza di fosfato, ma anche un intero gruppo di geni necessari per l'insediamento e la funzione di AM. Questi includono, per esempio, i geni di biosintesi per l'ormone strigolattone. Questo ormone è prodotto dalla pianta e rilasciato nel suolo dove attiva e attrae il fungo.
Potenziale per l'agricoltura sostenibile
La simbiosi AM ha un enorme potenziale di applicazione nell'agricoltura sostenibile, riducendo la necessità di fertilizzanti artificiali. "Le nostre intuizioni potrebbero essere utilizzate per modificare la sensibilità al fosfato delle piante attraverso l'allevamento selettivo o il gene editing", dice il Prof. Gutjahr.
Il miglioramento dell'assorbimento del fosfato non è l'unico beneficio di AM. Promuove anche l'assorbimento di altri nutrienti come azoto, potassio e solfato e migliora la resistenza delle piante a vari fattori di stress come la siccità. "Sintonizzando PHR, per esempio, potremmo ridurre la sensibilità al fosfato delle piante e promuovere la simbiosi a concentrazioni più elevate di fosfato nel suolo e quindi utilizzare i suoi altri benefici per la produzione agricola", dice il professore di genetica vegetale.
