Utilizzo di funghi micorrizici arbuscolari nel fitorimedio di idrocarburi in associazione con Megathyrsus maximus: effetti sulla crescita della pianta e sulla gestione del fosforo.

Since exploitation of petroleum flourished in the 20th century, accidents during its extraction, have occurred, leading to the spill of considerable amounts of hydrocarbons in different natural environments. In order to remove these pollutants, it is possible to apply various remediation techniques. However, during the last years the scientific community has focused on bioremediation, i.e., the use of plants and/or microorganisms for the degradation or transformation of pollutants. In particular, phytoremediation assisted by rhizosphere microorganisms has been proven as an effective method for this process. Among these, a phylum of ancient, obligate fungal symbionts stands out: arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). These organisms can colonize about 72% of terrestrial plants and usually provide beneficial effects to the plant, e.g., by supplying phosphorus (P), a fundamental macronutrient, difficult to retrieve in the soil due to its low mobility. In order to assess the impact of AMF on hydrocarbon phytoremediation, plantlets of guinea grass (Megathyrsus maximus) mycorrhized by the AMF Rhizophagus intraradices (M) were compared to non-mycorrhized plantlets (NM) in a semi-hydroponic cultivation system for 32 days, at different diesel concentrations (0%; 0,1%; 0,25%). At the end of the experiment, the parameters analyzed were height, fresh and dry weight, diesel degradation, P uptake from a circulating nutrient solution, and P concentration in the plant biomass. Hydrocarbon pollution did not affect the height and dry biomass of NM plants, and caused an increase in their shoot P concentration in the 0,25% diesel treatment, compared to NM plants grown in non-polluted substrate. On the other hand, M plants grown in 0,25% diesel concentration presented lower height, lower shoot dry biomass, and higher root P concentration than those grown in the 0% diesel treatment. Root dry weight was not significantly affected by the presence of the pollutant or the AMF. P concentration in the whole plant was lower in M plants at 0,25% diesel concentration than in NM plants grown in the same diesel concentration. Finally, no hydrocarbon degradation was observed between M and NM treatments. During our experiment, it might be possible that, in presence of diesel, the AMF acted as a sink of C and P, causing a height and biomass decrease in the shoot. Moreover, the hyperaccumulation of P observed in M roots could have taken place in intraradical hyphae, rather than in root tissues, causing a limitation in further P absorption and in its transfer to the shoot. This could explain the low P uptake from the circulating nutrient solution at the end of the experiment, and the different P distribution inside the plants between mycorrhized and non-mycorrhized treatments, in presence of diesel. The results obtained for biomass and P nutrition indicate that Megathyrsus maximus can tolerate hydrocarbon pollution, but the association with R. intraradices did not improve these two parameters. Further studies, either molecular, in vivo, or in natura, are needed to better understand AMF behavior under diesel stress and the molecular mechanisms involved. Other factors, such as plant – fungal species combination and experimental conditions, may have played a role in the outcome and should be taken into consideration for future experiments. Furthermore, the use of native AMF from polluted soil might be a promising alternative to model strains for hydrocarbon phytoremediation.

Da quando lo sfruttamento del petrolio ha preso piede nel XX secolo, si sono verificati incidenti che hanno portato allo sversamento di ingenti quantità di idrocarburi in diversi ambienti naturali. Per rimuovere queste sostanze è possibile ricorrere a varie tecniche di risanamento; tuttavia, negli ultimi anni la comunità scientifica si è focalizzata sul biorimedio, cioè l’uso di piante o microrganismi per degradare o trasformare sostanze inquinanti. Il fitorimedio coadiuvato dai microrganismi della rizosfera si è dimostrato particolarmente efficace. Tra questi organismi spiccano, i funghi micorrizici arbuscolari (AMF), antichi simbionti che possono colonizzare il 72% delle piante e hanno generalmente un effetto benefico per la pianta, ad esempio attraverso l’apporto di fosforo (P), un macronutriente fondamentale, difficile da reperire nel suolo a causa della sua bassa mobilità. Per valutare l’impatto degli AMF sul fitorimedio di idrocarburi, piante di miglio gigante (Megathyrsus maximus) micorizzate dal fungo AMF Rhizophagus intraradices (M) sono state confrontate con piante non micorizzate (NM) in un sistema di coltura semi-idroponico per 32 giorni, a diverse concentrazioni di diesel (0%; 0,1%; 0,25%). Alla fine dell’esperimento, sono stati analizzati: altezza, peso fresco e secco, degradazione del diesel, assorbimento di P da una soluzione nutritiva circolante e concentrazione di P nella biomassa vegetale. L’inquinamento da idrocarburi non ha influenzato l’altezza e il peso secco delle piante NM, ma ha causato un aumento nella concentrazione di P della parte aerea in presenza di diesel allo 0,25%, rispetto alle piante cresciute in assenza di diesel. Invece, le piante M cresciute alla concentrazione di diesel dello 0,25% hanno ottenuto un’altezza inferiore, un peso secco della parte aerea inferiore, e una concentrazione di P nelle radici superiore, rispetto a quelle cresciute in assenza di diesel. Il peso secco delle radici non è stato influenzato significativamente dalla presenza del diesel o dell’AMF. La concentrazione di P nella pianta intera allo 0,25% di concentrazione di diesel è risultata più bassa nelle piante M rispetto alle piante NM. Infine, non è stata osservata una diversa degradazione di diesel tra i trattamenti M e NM. Durante l’esperimento è possibile che, in presenza di diesel, il fungo abbia attirato molto C e P, causando una diminuzione nell’altezza e nella biomassa della parte epigea. Inoltre, l’iperaccumulo di P osservato nelle radici micorizzate potrebbe essere localizzato nelle ife intraradicali, più che nei tessuti radicali, causando una limitazione all’ulteriore assorbimento di P e al suo trasferimento verso la parte aerea. Questo può spiegare il basso livello di assorbimento di P dalla soluzione nutritiva circolante alla fine dell’esperimento, nonché la diversa distribuzione di P nella pianta tra trattamento M e NM in presenza di diesel. I risultati ottenuti riguardo la biomassa e il livello nutritivo di P indicano che Megathyrsus maximus può tollerare l’inquinamento da idrocarburi, ma l’associazione con R. intraradices non ha migliorato questi due parametri. È necessario svolgere ulteriori studi, di tipo molecolare, in vivo, o in natura, per comprendere meglio il comportamento di questo ceppo di AMF causato dallo stress del diesel, e i meccanismi molecolari coinvolti. Inoltre, l’uso di ceppi di AMF nativi di suoli inquinati può essere un’alternativa all’uso di ceppi modello per il fitorimedio di idrocarburi.