Piante e microbiota: il ruolo chiave del clima

Lo sviluppo e la salute delle piante dipendono dalle condizioni del suolo sottostante ma anche dal clima esterno e le loro prestazioni sono influenzate dalla composizione delle complesse comunità microbiche di batteri e di eucarioti (o funghi filamentosi), che ospitano. Ma il ruolo e le dinamiche di questi fattori non sono ancora chiari anche se uno studio ha messo in luce alcune nuove evidenze.

Lo studio è stato condotto da Stéphane Hacquard e Paul Schulze-Lefert del Department of Plant Microbe Interactions del Max Planck Institute for Plant Breeding Research di Colonia, in Germania, e da Jon Ågren del Department of Ecology and Genetics, dell’Università di Uppsala, in Svezia.

Per comprendere come le condizioni climatiche e il suolo contribuiscono alla composizione delle comunità microbiche che abitano le radici, i ricercatori hanno raccolto campioni di suolo e di Arabidopsis thaliana, una pianta comune della famiglia delle Brassicaceae, da 17 siti nell’Europa settentrionale e meridionale e hanno constatato che nonostante ci fossero evidenti differenze nei microrganismi dei diversi suoli vi era una notevole somiglianza nei batteri e, in misura minore, anche negli eucarioti  associati alle radici delle piante.

I ricercatori hanno constatato che la comunità “core” poteva ricondursi a soli 13 gruppi batterici che colonizzano abbondantemente le radici delle piante, indipendentemente dalle differenti condizioni del suolo e dal clima. Questi batteri, secondo gli scienziati, sono probabilmente molto ben adattati all’habitat delle radici e possono avere effetti benefici sui loro ospiti. In uno studio precedente, Hacquard e i suoi colleghi avevano scoperto che diversi membri di questo gruppo centrale di microorganismi migliorano la sopravvivenza delle piante bloccando gli effetti dannosi degli eucarioti.

Nonostante la presenza di un piccolo e abbondante nucleo microbico nelle radici delle piante in tutti i siti europei, l’ambiente locale comunque influenzava la composizione delle comunità microbiche.  

Per capire se la variazione dei microrganismi che abitano le radici era dovuta alle differenze di suolo o di clima, i ricercatori hanno selezionato due popolazioni di Arabidopsis thaliana adattate localmente in due habitat nativi molto diversi, Svezia e Italia, e hanno coltivato le piante provenienti dall’Italia e dalla Svezia in terreni di entrambi i Paesi. I ricercatori hanno quindi esaminato i microorganismi che interagivano con le radici delle piante e hanno constatato che l’origine delle piante era fondamentale per la loro sopravvivenza e per la loro riproduzione nei due siti.

Hacquard e i suoi colleghi hanno scoperto che le differenze nella composizione delle comunità microbiche che abitano le radici erano in gran parte condizionate dalle condizioni del suolo nel caso dei batteri e dal clima nel caso degli eucarioti e che l’effetto del genotipo vegetale era ridotto. Hanno inoltre scoperto che le differenze relative al clima, rispetto a quelle relative alle condizioni del suolo, erano molto più determinanti per le differenze di adattamento genetico delle diverse popolazioni di piante.

Secondo i ricercatori, la scoperta dell’ubiquità dei 13 gruppi di batteri associati alle radici delle piante potrebbe essere il nuovo punto di partenza di una nuova ricerca. L’obiettivo potrebbe essere isolare i batteri corrispondenti alle radici delle piante sane e testare i loro effetti benefici in comunità batteriche sintetiche. Ma l’opinione dei ricercatori su questo studio è inequivocabile: i rapidi cambiamenti nelle condizioni ambientali non influenzeranno solo la distribuzione e la composizione genetica delle popolazioni vegetali ma anche la composizione dei microrganismi sotterranei che abitano le loro radici, con conseguenze sconosciute per la salute delle piante.

Lo studio “Root microbiota assembly and adaptive differentiation among European Arabidopsis populations” è stato pubblicato su Nature Ecology & Evolution (2019)

L’immagine dell’Arabidopsis thaliana nel suo habitat naturale, nel sud della Francia, è di © Fabrice Roux, LIPM, France