Rizobatteri autoctoni: selezione per una viticoltura sostenibile – Fertilizzazione

La tutela dell’ambiente, la riduzione dell’uso di fertilizzanti chimici e fitofarmaci e la sostenibilità della produzione sono le azioni chiave richieste alle attività agricole, in particolare a quelle a più alto valore aggiunto come la produzione vinicola. Poiché molti dei prodotti di sintesi utilizzati per favorire lo sviluppo della pianta e/o prevenire lo sviluppo delle malattie sono pericolosi per gli organismi viventi e possono persistere e accumularsi negli ecosistemi, essi vengono sostituiti con approcci biologici più rispettosi dell’ambiente per garantire la salute e la produttività delle piante.

Una delle strategie per far fronte agli stress abiotici e biotici è sfruttare il potenziale dei microrganismi del suolo, compresi i rizobatteri, che promuovono la crescita delle piante (Pgpr). Il Pgpr ha un ruolo sostanziale nella gestione degli stress, influenzando il ciclo e la gestione dei nutrienti portando ad un aumento della resa delle cultivar vegetali e una migliore resistenza delle piante.
Per quanto riguarda i fitofarmaci chimici per la protezione delle colture, oltre al loro uso poco sostenibile, molti studi evidenziano la comparsa di ceppi patogeni resistenti agli attuali prodotti fitosanitari presenti in commercio. Pertanto, il controllo sostenibile dei patogeni di vite dovrebbe includere l’uso di prodotti alternativi, come Agenti di Controllo Biologico (Bca).

L’uso di microrganismi isolati da rizosfera locale, rispetto all’ introduzione di specie esotiche nell’agroecosistema, aumenta il potenziale di promozione della crescita della pianta nonché l’attività di biocontrollo, senza alterare la biodiversità presente. Di fatto tali microrganismi sono già adattati alle caratteristiche pedoclimatiche dell’ecosistema, nonché integrati al fitobioma. Ciò li rende più efficienti nell’interazione con le piante ospiti e nel fornire i benefici desiderati.

In questo contesto, lo scopo del lavoro di tesi è stata la selezione di microrganismi autoctoni, ovvero isolati da rizosfera di vite in tre diversi vigneti del veronese, e la loro caratterizzazione come potenziali Pgpr. Ogni isolato è stato identificato tramite amplificazione di regioni target che presentano sufficiente variabilità, al fine di consentirne l’identificazione tassonomica per confronto delle sequenze ottenute con opportune banche dati.

Albero filogenetico Neighbor-joining basato sulla sequenza del gene 16S rRNA degli isolati batterici (sinistra). Distribuzione degli isolati batterici secondo un raggruppamento tassonomico di classe (destra)

(Fonte: Chiara Tezza)

Successivamente, è stato valutato il potenziale dei ceppi come i Plant Growth Promoting Rhizobacteria (Pgpr), indagando le seguenti caratteristiche batteriche:

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• solubilizzazione dei fosfati, migliora la fertilità del suolo e favorisce la crescita delle piante;
• attività ACC deaminasi, che regola il livello di etilene vegetale aumentando la tolleranza agli stress ambientali;
• produzione di siderofori, che forniscono ferro alle piante e migliorano la difesa contro patogeni del suolo mediante competizione per le risorse;
• sintesi di fitormoni (ad esempio acido indolacetico o IAA), che stimolano la crescita delle piante.

I test iniziali sono stati eseguiti con approcci qualitativi per lo screening su scala intermedia, con l’obiettivo di identificare ceppi di interesse per successive analisi quantitative più dettagliate. Le valutazioni quantitative sono state effettuate utilizzando un lettore a micropiastre, che ha permesso di registrare i valori di assorbanza per ciascun campione analizzato in ogni saggio. Ogni saggio, in termini generali, si basa su una reazione tra un reagente indicatore e una molecola target. Questa interazione genera un cambiamento cromatico, la cui intensità è proporzionale alla capacità del ceppo di sintetizzare la molecola specifica in esame.
Cinque ceppi, appartenenti al genere Pseudomonas sp. e Pantoea sp., sono risultati i più performanti come potenziali Pgpr tra i 107 isolati iniziali.

Heatmap che mette in relazione i risultati ottenuti nei saggi quantitativi per ogni ceppo testato: produzione di IAA (IAA), solubilizzazione di fosfato inorganico nei due terreni (NBRIP), Pikovskaya (Pikov) e produzione di siderofori (SID)

(Fonte: Chiara Tezza)

Insieme alla valutazione dei meccanismi di promozione della crescita, è stata valutata la capacità da parte di ogni isolato batterico selezionato di inibire in vitro la crescita del fungo fitopatogeno Botrytis cinerea, agente della muffa grigia. L’antagonismo è stato valutato per contatto diretto tra il batterio e il fungo fitopatogeno messi in co-coltura in piastra Petri con terreno Pda, registrando un raggio di inibizione della crescita del fungo patogeno.

Piastre con terreno Pda, attività di biocontrollo contro Botrytis cinerea (inoculato al centro della piastra Petri)

(Fonte: Chiara Tezza)

I risultati hanno permesso di evidenziare diversi ceppi batterici come potenziali Pgrp e/o Bca che verranno valutati in planta, per una possibile applicazione futura in campo in sistemi di lotta integrata. Per continuare questo lavoro, saranno quindi condotti ulteriori studi in condizioni di serra e/o campo per valutare l’efficacia e la sicurezza di questi ceppi batterici in condizioni reali.
Progetti di ricerca a lungo termine mireranno a identificare e selezionare i ceppi più promettenti, ottimizzando le condizioni di applicazione per massimizzare i benefici agronomici ed ecologici.

Chiara Tezza, vincitrice per la categoria “tesi di indirizzo non agrario”

(Fonte: Chiara Tezza)

Per eventuali contatti chiara0979@gmail.com

A cura di Chiara Tezza

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