Analisi della biodiversità batterica associata alla rizosfera di vite: un approccio colturale per l'identificazione di microrganismi benefici

I microrganismi che popolano il suolo ricoprono un ruolo primario nel mantenere e regolare gli equilibri di un ecosistema. La crescita delle piante, infatti, è profondamente influenzata dalle popolazioni batteriche del suolo, specialmente da quelle che occupano la nicchia a stretto contatto con le radici, definita rizosfera. Alcuni microrganismi possono provocare malattie alle piante, agendo come fitopatogeni, inibendo o alterando la crescita delle piante stesse; altri, i cosiddetti PGPM (plant growth promoting microbes) possono invece facilitare la crescita e lo sviluppo delle specie vegetali, agendo a diversi livelli, attraverso molteplici meccanismi: decomposizione e mineralizzazione dei residui organici, assorbimento dei nutrienti, azotofissazione, solubilizzazione del fosfato, produzione di siderofori, fitormoni e enzimi secreti. Tra i diversi meccanismi operati dai PGPR in favore delle piante, la solubilizzazione del fosfato ricopre un ruolo di primaria importanza: il fosforo, infatti, è tra gli elementi fondamentali nel garantire lo sviluppo e la crescita delle piante. Al fine di testare la capacità di rendere disponibile fosforo insolubile alle piante, 10 specie diverse di batteri isolati dalla rizosfera di vite (Streptomyces viridochromogens, Streptomyces collinus, Streptomyces zaomyceticus, Paenibacillus Glucanolyticus, Pseudomonas jessenii, Pseudomonas koreensis, Pseudomonas putida, Rahnella aquatilis, Lysinbacillus fusiformis, Klebsiella aerogens) sono state poste in coltura su terreno di Pikovskaya, caratterizzato dalla presenza di Ca3(PO4)2 (fosfato tri-calcico), ovvero un composto dove il fosfato si trova in forma insolubile e quindi inutilizzabile dalle piante come fonte di nutrimento. Delle 10 specie di batteri viene poi studiata la capacità di crescita in condizioni di stress osmotico, simulando uno stress idrico riscontrabile in condizioni naturali, tramite l’aggiunta di Polyethylene Glycol (PEG) 6000 al substrato di crescita. I batteri sono stati posti in coltura liquida con diverse concentrazioni di PEG, dallo 0% al 25%, per 24 ore e successivamente il livello di crescita batterica è stato valutato tramite la misurazione della densità ottica attraverso l’utilizzo dello spettrofotometro. Gli organismi PGPM, in quanto organismi promotori della crescita vegetale, possono intervenire nella regolazione dei livelli di etilene della pianta tramite la produzione dell'enzima 1-aminnociclopropano-1-carbossilico (ACC) deaminasi, codificato dal gene AcdS, che, degradando il precursore dell'etilene, comporta una diminuzione dei livelli di etilene nella pianta. Al fine di verificare la presenza di tale gene nei 10 ceppi batterici considerati in questo studio, il DNA di ciascuna specie batterica è stato amplificato tramite PCR con l’utilizzo dei primers universali per il gene AcdS (5'-GGCAAGGTCGACATCTATGC-3' e 5'-GGCTTGCCATTCAGCTATG-3'), e il risultato dell’amplificazione è stato successivamente visualizzato tramite elettroforesi su gel di agarosio. Infine, l’interazione tra diversi isolati batterici ottenuti in coltura pura (attribuiti ai generi e specie Streptomyces collinus, Streptomyces zaomyceticus, Rahnella aquatilis) e riso (varietà Nipponbare) è stata studiata attraverso l’allestimento di un esperimento in camera di crescita dove piante di riso sono state poste a germinazione con semi inoculati con le 3 diverse specie batteriche, monitorandone la crescita per un periodo di 35 giorni.