Cry-for-help: quando le piante chiedono aiuto ai microrganismi del suolo

Le piante sono esseri molto più intelligenti di quanto siamo disposti a credere, e dimostrano la loro intelligenza con la capacità di risolvere problemi. Quella capacità in virtù della quale oggi, nel loro insieme, le piante rappresentano la quasi totalità della biomassa vivente presente sulla terra.

Lo afferma spesso, e con forza, il professor Stefano Mancuso, docente di arboricoltura presso l’Università degli Studi di Firenze, ma anche affermato saggista e autore di best seller come “Plant Revolution” e molti altri.

Ed è proprio grazie a questa “soft skill”, ovvero il “problem solving”, che le piante sono in grado di gestire condizioni difficili e avverse, adattandosi o volgendo la situazione a proprio favore. È quest’ultimo il caso della cosiddetta rhizoremediation, tecnica con cui le piante si farebbero “aiutare” dal microbioma della rizosfera a risanare terreni contaminati da molecole fitotossiche.

Come? Dialogando coi microrganismi.

Quando le condizioni di vita nel suolo risultano ostili per le radici delle piante, queste ultime sono in grado di lanciare al microbiota della rizosfera messaggi chimici che si traducono in un vero e proprio “grido di aiuto“, un invito a collaborare per ristabilire una situazione più favorevole.

Se ne parla in diverse pubblicazioni scientifiche più o meno recenti, tra qui quella del 2021 di un gruppo di ricerca dell’Università degli Studi di Milano, capitanato da Eleonora Rolli.

Secondo i ricercatori che firmano questo studio, esiste una questione aperta nell’ecologia ambientale, riguardante i meccanismi innescati nella biochimica delle radici per influenzare la composizione e le funzionalità di un microbioma benefico che la aiuti ad adattarsi rapidamente a specifiche condizioni di stress.

Il modello definito “cry-for-help” da Rolfe et al. nel 2019, prevede che in condizioni di stress indotto da fitopatogeni o parassiti il pattern di essudati radicali si modifichi, per rilasciare sostanze chimiche in grado di “reclutare” microrganismi benefici capaci di contrastare la crescita dei patogeni/parassiti.

Ad esempio, è stato dimostrato che le radici di cetriolo infettate da Fusarium oxysporum aumentano la produzione di triptofano e diminuiscono l’essudazione di raffinosio, aumentando la capacità di colonizzazione del microrganismo benefico Bacillus amyloliquefaciens. L’ipotesi del “cry-for-help” spiega anche lo sviluppo di proprietà di soppressione delle malattie in terreni infestati e il mantenimento di queste proprietà, che vengono in qualche modo “ereditate”, per lunghi periodi. A tal proposito, studiando il microbiota della rizosfera di barbabietola da zucchero coltivata in un terreno soppressivo per Rhizoctonia, sono stati individuati batteri appartenenti a varie famiglie, in grado di contrastare lo sviluppo del patogeno grazie alla sovra-espressione di specifici geni e favoriti nella loro proliferazione dalla produzione di specifici essudati radicali.

Sulla scorta di queste evidenze, il gruppo di ricerca di Eleonora Rolli ha studiato l’adattamento di alcune specie arboree a terreni inquinati da PCB, policlorobifenili, sostanze altamente tossiche per le piante, per verificare la possibilità che un meccanismo di “cry-for-help” intervenisse anche in questa situazione.

Ne è emerso che gli effetti fitotossici indotti dai PCB hanno un impatto negativo sullo sviluppo e sulla salute delle piante che crescono in terreni inquinati, le quali pertanto modificano la loro chimica radicale in una strategia di “cry-for-help” per reclutare, nutrire e sostenere microrganismi in grado di degradare i PCB nella rizosfera. Grazie all’essudazione di metaboliti primari e secondari da parte delle radici, diversi gruppi di popolazioni microbiche vengono coinvolti nella degradazione dei PCB, agendo in una rete metabolica e in diverse micro-nicchie aerobiche e anaerobiche che si stabiliscono nella rizosfera e che mutano in risposta alle condizioni via via differenti che si creano per effetto della metabolizzazione dei PCB stessi.

La capacità delle piante di interagire con i microrganismi della rizosfera per mezzo di segnali chimici specifici è nota da tempo, ma la ricerca ne sta evidenziando tratti nuovi, che rivelano interessanti prospettive anche per l’agricoltura.

In una visione attuale del concetto di fertilizzazione delle colture, all’obiettivo di soddisfare le necessità nutrizionali della pianta si associa quello di rivitalizzare e rigenerare suoli stanchi, in disequilibrio e contaminati. Questo può essere realizzato anche grazie al potenziamento dell’attività della frazione utile del microbioma già presente nel terreno e/o all’aggiunta di microrganismi utili per mezzo di prodotti inoculati.