In natura, le piante sono circondate da batteri e altri microbi che si trovano nel terreno. Questa comunità, chiamata microbiota vegetale, è essenziale per una crescita ottimale delle piante e le protegge dagli effetti nocivi di microrganismi patogeni e insetti.
La maggior parte degli scienziati sostiene che il microbiota che convive con le radici ha un ruolo decisivo per la salute delle piante soprattutto quando nel suolo i livelli di nutrienti sono bassi e il ferro è uno dei micronutrienti più importanti. Sebbene la sua presenza sia abbondante nella maggior parte dei terreni, nel caso in cui questo minerale sia in quantità ridotte o in forme non utilizzabili dalla pianta, la crescita della stessa pianta risulta compromessa. In questi casi spesso proprio per supplire a questa carenza vengono impiegati fertilizzanti chimici che, però, se usati in eccesso, possono essere dannosi per l’ambiente.
Ora, i ricercatori del Max Planck Institute for Plant Breeding Research, guidati da Paul Schulze-Lefert, sono riusciti a capire qual è la strategia adottata dalle piante per far fronte a questa necessità: le piante dalle loro radici rilasciano sostanze che sollecitano i batteri a recuperare il ferro rendendolo facilmente assorbibile. Questa risposta delle piante alla “fame” comporta un’ampia riprogrammazione dell’espressione genica e la produzione e la secrezione di cumarine, composti aromatici che vengono scaricati dalle radici delle piante e che migliorano la solubilità del ferro.
Recentemente è stato dimostrato che le cumarine sono in grado di condizionare la composizione delle comunità batteriche associate alle piante ma ora i ricercatori hanno scoperto che alcune cumarine agiscono anche come un segnale di “SOS” che sollecita il microbiota radicale a supportare la nutrizione della pianta e la relativa assunzione del ferro.
Per valutare il contributo che il microbiota radicale è in grado di dare alla capacità delle piante di utilizzare il ferro, il primo autore dello studio Christopher Harbort e i colleghi hanno utilizzato un sistema che ha permesso di regolare la disponibilità di ferro e la presenza di batteri associati alle radici. Utilizzando la consueta pianta modello, l’Arabidopsis thaliana, hanno confrontato piante completamente prive di batteri e piante con una comunità sintetica aggiunta (SynCom) di batteri che ricreava la diversità dei microrganismi presente in natura attorno alle radici.
Gli autori hanno scoperto che l’aggiunta di questo SynCom batterico ha notevolmente migliorato le prestazioni delle piante coltivate in caso di scarsità di ferro, ma non ha avuto effetti sulle prestazioni delle piante che avevano il ferro già prontamente disponibile. La crescita delle piante in associazione con singoli ceppi batterici ha evidenziato che questa capacità di recuperare il ferro è comune a diversi gruppi batterici del microbiota radicale.
Quando i ricercatori hanno eseguito gli stessi esperimenti con piante compromesse nella produzione o secrezione di cumarine, la comunità dei batteri non ha prodotto alcun effetto benefico. Pertanto, questo studio potrebbe dimostrare che le cumarine secrete dalle piante condizionano la capacità dei batteri di provvedere alla nutrizione della pianta.
La nuova ricerca conferma ulteriormente che il microbiota delle radici svolge un ruolo determinante e influisce in modo sostanziale sulle modalità con cui le piante si adattano alla crescita in terreni con scarsa disponibilità di ferro. Inoltre, essendo stato identificato il segnale di aiuto inviato dalla pianta alla comunità batterica, si aprono nuove prospettive per un’agricoltura più sostenibile: i batteri presenti naturalmente nel suolo potrebbero prendere il posto dei fertilizzanti sintetici. Non solo. Riuscire a migliorare la capacità delle piante di recuperare il ferro necessario alla loro crescita può aumentare la qualità e le rese dei raccolti ma potrebbe anche essere una soluzione innovativa e sostenibile per far fronte alle carenze di ferro degli esseri umani.