La rizosfera come miniera di microrganismi utili

Tra le radici delle piante – siano esse coltivate o spontanee, arboree o erbacee – e i microrganismi che popolano il suolo si stabiliscono interazioni di varia natura.

Talora si tratta di relazioni sfavorevoli, in quanto portatrici di danno alle piante: è il caso dei marciumi o dei cancri radicali.

In altri casi da queste relazioni, che diventano di tipo mutualistico, traggono grandi benefici sia le piante che i microrganismi coinvolti: ne sono un esempio le micorrize.

Esistono poi microrganismi, raggruppati sotto la sigla PGPMO, Plant Growth Promoting Microrganism, che – in assenza di simbiosi – migliorano la nutrizione e lo stato fitosanitario delle piante, agendo sulla solubilizzazione e la disponibilità di alcuni elementi nutritivi oppure producendo sostanze in grado di contrastare lo sviluppo di alcuni fitopatogeni.

Le relazioni pianta-microrganismi del suolo, tra cui anche quelle di tipo micorrizico, si instaurano a livello di rizosfera, lo strato di terreno che circonda le radici e sul quale è opportuno fare una breve puntualizzazione, considerata l’importanza enorme che essa riveste in termini agronomici, e non solo.

Prendiamo “a prestito” questa riflessione da una pubblicazione comparsa su “BioTechniques” nel novembre 2021, a firma di Moran e McGrath: “Sebbene la rizosfera sia tipicamente definita come uno strato “sottile” o “piccolo” di suolo che circonda direttamente la radice e ne è influenzato, la sua influenza sulla salute delle piante, sui processi del suolo e persino sui cicli biogeochimici globali supera di gran lunga i suoi limitati confini spaziali. Ad esempio, ben il 60% dell’evapotraspirazione dagli ecosistemi terrestri è costituito da acqua che ha prima attraversato la rizosfera per entrare in una pianta, evidenziando l’influenza che la rizosfera gioca nei processi idrologici globali. Allo stesso modo, quasi tutti i nutrienti elementari acquisiti per sostenere la crescita delle piante passano attraverso la rizosfera prima di essere assorbiti e incorporati nella biomassa vegetale. Contemporaneamente, un flusso di carbonio organico esce dalle radici delle piante ed entra nel suolo attraverso la rizosfera, dove può rappresentare la fonte primaria di carbonio a sostegno di una serie di processi microbici e geochimici del suolo. Sebbene l’entità dell’essudazione radicale e della deposizione complessiva di carbonio organico nella rizosfera vari a seconda del tipo di pianta, della fase del ciclo di crescita e delle condizioni ambientali, circa la metà dei fotosintetati delle piante viene trasferita nel terreno e la rizo-deposizione è uno dei meccanismi dominanti per il trasferimento del carbonio di origine vegetale nel suolo. L’apporto relativamente elevato di carbonio (attraverso gli essudati delle piante) alla rizosfera sostiene popolazioni microbiche ampie e una maggiore attività rispetto al suolo circostante, facendo sì che la rizosfera accolga una serie di interazioni metaboliche tra piante, funghi, batteri, archei e virus. L’elevata attività microbica stimola ulteriormente la mobilitazione, il trasporto e l’assorbimento dei nutrienti da parte delle piante. L’identificazione di questi “punti caldi” di elevata attività microbica e di suoli ricchi di nutrienti è fondamentale per promuovere pratiche agricole sostenibili. I meccanismi che guidano questi hotspot sono importanti non solo per l’agricoltura, ma hanno anche implicazioni per la crisi climatica globale, poiché l’essudazione radicale e il ciclo dei nutrienti possono influenzare la protezione/stabilizzazione complessiva del carbonio nel suolo”.

Tra i miliardi di microrganismi che popolano la rizosfera, alcuni risultano particolarmente interessanti in agricoltura per la loro capacità di migliorare la fertilità del suolo con un’azione che possiamo definire bionutrizionale. Ne sono esempi:

• i batteri azotofissatori, simbionti e non, in grado di catturare l’azoto atmosferico e trasferirlo al terreno;
• alcuni batteri del genere Bacillus (subtilis, amyloliquefaciens e megaterium), nonché il batterio Streptomyces avermitilis, in grado di migliorare la disponibilità di elementi nutritivi nel terreno agendo sulla mineralizzazione della sostanza organica oppure sulla solubilità del fosforo.
• il fungo Metarhizium anisopliae, in grado di incrementare l’assorbimento del ferro e la disponibilità del fosforo;

In realtà gran parte dei microrganismi citati, così come molti altri, affiancano alla loro attività bionutrizionale anche un’azione biostimolante e di biocontrollo nei confronti di avversità come Botrytis, Alternaria, Rhizoctonia, Sclerotinia… Particolarmente noto in agricoltura, per la sua utilità in situazioni in cui è il biocontrollo l’obiettivo principale, sono i funghi appartenenti al genere Trichoderma, che contrasta la crescita molti funghi patogeni presenti nel terreno.

Per una trattazione più ampia e approfondita di questi microrganismi si rimanda al nostro Speciale Microrganismi Utili Aggiunti.

Il termine “micorrize” si deve allo studioso tedesco Albert Bernhard Frank, che a fine Ottocento, insieme al botanico italiano Giuseppe Gibelli, fu tra i primi studiosi a osservare l’esistenza di questi fenomeni naturali.

Come specificato nel nostro Speciale Microrganismi Utili Aggiunti, le micorrize – associazioni mutualistiche che si instaurano tra le radici di una pianta e un fungo – rappresentano il tipo di simbiosi più diffuso in natura. Addirittura, secondo alcune fonti tutte le piante terrestri sarebbero interessate da simbiosi di tipo micorrizico, pur essendone state studiate e caratterizzate solo una piccola parte.

La simbiosi si basa sulla necessità del fungo, organismo eterotrofo, di assicurarsi il nutrimento organico assorbendolo dalle radici delle piante, che a loro volta da questa relazione trofica col fungo traggono vantaggi legati alla nutrizione (soprattutto fosfatica) e alla resistenza agli stress sia biotici che ambientali. Nel caso delle piante coltivate, questi vantaggi si traducono in un miglioramento delle rese, sia in termini quantitativi che qualitativi, e più in generale in un migliore stato fisiologico e fitosanitario.

Le ife prodotte dal fungo consentono alle radici di esplorare volumi di suolo maggiori, migliorando l’assorbimento dell’acqua e degli elementi minerali. Le micorrize inoltre solubilizzano e assorbono per la pianta forme minerali normalmente insolubili, migliorando ulteriormente l’equilibrio nutrizionale. Rispetto ai funghi saprofiti, in generale, quelli simbionti presentano la caratteristica di non essere in grado di ricavare gli zuccheri di cui hanno bisogno dalla cellulosa o dalla lignina, ma di necessitare invece di zuccheri semplici.

In natura esistono due tipologie principali di micorrize, cui se ne aggiunge una terza con caratteristiche intermedie tra le prime due.

Ectomicorrize o micorrize ectotrofiche: in esse il micelio fungino avvolge completamente gli apici radicali, formando una sorta di mantello o manicotto. Da questo si dipartono ife sia verso l’esterno (suolo) sia verso l’interno della radice, dove si insinuano negli spazi intercellulari: lo scambio nutrizionale tra fungo e pianta avviene a questo livello. Le ectomicorrize sono molto diffuse tra le piante forestali. La maggior parte dei funghi responsabili dello sviluppo di ectomicorrize appartiene al phylum dei Basidiomiceti, specialmente alle famiglie Agaricaceae e Boletaceae.

Endomicorrize o micorrize endotrofiche: in esse, molto più diffuse di quelle ectotrofiche, il micelio del fungo non forma alcun manicotto, ma penetra all’interno delle cellule radicali, ovviamente senza provocarne la morte, e qui realizza lo scambio trofico. Le endomicorrize non sono visibili a occhio nudo ma necessitano del microscopio per poter essere individuate. Le strutture endocellulari possono avere forme diverse: arbuscoli, gomitoli, vescicole. Le endomicorrize più diffuse sono quelle arbuscolari, per lo più instaurate – su una moltitudine di specie differenti, arboree ed erbacee – da funghi appartenenti al genere Glomus.

Ectoendomicorrize: presentano caratteri intermedi tre quelli delle due precedenti categorie.

Come noto ormai da alcuni anni, la micorrizazione estesa di porzioni di suolo ospitante piante più o meno vicine tra di loro crea una rete “chimico-fisica” – denominata Wood Wide Web per analogia con la rete internet – attraverso la quale “transitano” da una pianta all’altra acqua ed elementi nutritivi, ma con ogni probabilità anche segnali chimici, per esempio nei casi in cui una o più di queste piante vengono attaccate da patogeni.  Un aspetto estremamente affascinante dell’argomento e una comunicazione tra esseri viventi che, qualora si svolgesse a livelli ecologicamente significativi, cambierebbe radicalmente (è proprio il caso di dirlo!) il nostro modo di intendere il funzionamento delle comunità microbiche del suolo.

Come è facile intuire, l’influsso positivo della micorrizazione radicale e della presenza di PGPMO nella rizosfera sulla nutrizione idrica e minerale delle piante, oltre che su una serie di ulteriori aspetti riguardanti la fisiologia e l’ecologia, rende questi microrganismi estremamente interessanti in termini agronomici. Come vedremo quindi in un futuro approfondimento, non solo è auspicabile gestire le tecniche di campo in maniera tale da favorire il proliferare naturale di tali mirorganismi, ma è anche possibile apportarli al suolo, in opportuna formulazione, per incrementarne la presenza.

Un’expertise sulla quale Agribios Italiana ha molto da raccontare.