Uno studio italiano, da poco pubblicato sulla rivista Scientific reports del gruppo editoriale di Nature, ha messo in luce per la prima volta le basi genetiche che stanno alla base della simbiosi tra il grano duro e i suoi funghi micorrizici.
Lo studio ha mostrato tra l'altro che non ci sono sostanziali differenze nelle capacità di instaurare simbiosi tra i così detti grani antichi e quelli moderni, segno che un secolo di miglioramento genetico, anche spinto, non ha alterato le possibilità di questa specie di vivere con i suoi funghi simbionti.
Per farci spiegare i dettagli e il senso di questo lavoro abbiamo intervistato la professoressa Manuela Giovannetti dell'università di Pisa che ha coordinato il gruppo di ricerca che ha visto collaborare anche ricercatori del Crea e del Cnr.
Professoressa, cosa è stato fatto più nel dettaglio in questo lavoro e quale era lo scopo della ricerca?
"Come sappiamo, la simbiosi micorrizica, che si instaura tra particolari funghi benefici del suolo e le radici della maggior parte delle piante coltivate, garantisce una performance migliore delle piante, in termini di minore dipendenza da fertilizzanti chimici e pesticidi, e di protezione dagli stress abiotici (come mancanza di acqua, salinità, eccesso di elementi fitotossici) e dall'attacco di patogeni fungini. Per questo è importante conoscere la suscettibilità delle diverse specie e varietà di piante alla colonizzazione micorrizica, che sappiamo dipendere anche dalle loro caratteristiche genetiche. In particolare ci interessava il grano, coltura fondamentale per l'alimentazione umana. Lo scopo principale dello studio è stato quello di esaminare oltre 100 varietà di frumenti tetraploidi (farro e grano duro) per valutare l'effetto esercitato dalla selezione e dal miglioramento genetico sulla capacità delle radici di instaurare la simbiosi con i funghi micorrizici".
Uno dei dati che è emerso è che non ci sono particolari differenze tra la capacità di realizzare simbiosi tra le varietà antiche e quelle moderne, comprese quelle nanizzate. Una conferma che il miglioramento genetico, anche spinto, non ha stravolto la natura di questa specie, diversamente da quanto a volte qualcuno voglia far credere?
"In effetti i dati disponibili erano relativi a un numero molto limitato di genotipi di grano duro e non coerenti tra loro.
I nostri risultati hanno evidenziato una grande variabilità nella colonizzazione micorrizica delle radici delle varietà esaminate e, contrariamente a quanto ipotizzato nel passato, non si è evidenziata alcuna perdita della capacità di stabilire simbiosi da parte delle varietà moderne rispetto a quelle antiche. Le varietà utilizzate nello studio sono rappresentative di oltre un secolo di miglioramento genetico in cui le varietà tradizionali (antiche) sono state sostituite da varietà moderne più produttive. I risultati hanno chiarito che anche l'introduzione alla fine degli anni ‘70 del gene Rht (Reduced height) per la riduzione della taglia (la differenza più evidente tra piante antiche e moderne) non ha inciso negativamente sulla capacità delle piante di sviluppare la simbiosi micorrizica".
Lo scopo principale del lavoro era individuare le basi genetiche che stanno alla base della formazione delle relazioni micorriziche. Quale è l'importanza scientifica di capire questi meccanismi?
"I nostri dati mostrano valori molto variabili di percentuali di micorrizazione tra varietà diverse: per esempio Iride e Saragolla raggiungevano percentuali di colonizzazione radicale intorno al 44%, mentre Vendetta, Baio e Ceedur registravano valori inferiori al 10%. Poiché le analisi genetiche hanno confermato l'esistenza di una base genetica per la suscettibilità alla simbiosi, esiste la possibilità di sfruttare la variabilità genetica rilevata tra le diverse varietà di grano duro per incrementare i livelli di colonizzazione radicale".
E che cosa può comportare a livello pratico-agronomico?
"L'identificazione dei marcatori molecolari strettamente associati alla micorriza può rappresentare uno strumento molto efficace per selezionare piante altamente suscettibili alla simbiosi e sviluppare nuove varietà di grano duro adatte per i sistemi agricoli a basso impatto ambientale. Parallelamente, l'individuazione e la selezione dei funghi micorrizici più infettivi ed efficienti nei confronti del grano potrà favorire il loro impiego come biofertilizzanti, per ovviare ai problemi di perdita di fertilità biologica dei suoli, ridurre gli input chimici e alleviare gli effetti di stress biotici e abiotici".
Lo studio ha mostrato tra l'altro che non ci sono sostanziali differenze nelle capacità di instaurare simbiosi tra i così detti grani antichi e quelli moderni, segno che un secolo di miglioramento genetico, anche spinto, non ha alterato le possibilità di questa specie di vivere con i suoi funghi simbionti.
Per farci spiegare i dettagli e il senso di questo lavoro abbiamo intervistato la professoressa Manuela Giovannetti dell'università di Pisa che ha coordinato il gruppo di ricerca che ha visto collaborare anche ricercatori del Crea e del Cnr.
Una radice di grano duro micorrizzata al microscopio ottico in cui in sono evidenti le strutture fungine (colorate in blu) arbuscoli e vescicole
(Fonte: © Manuela Giovannetti - Università di Pisa)
(Fonte: © Manuela Giovannetti - Università di Pisa)
Professoressa, cosa è stato fatto più nel dettaglio in questo lavoro e quale era lo scopo della ricerca?
"Come sappiamo, la simbiosi micorrizica, che si instaura tra particolari funghi benefici del suolo e le radici della maggior parte delle piante coltivate, garantisce una performance migliore delle piante, in termini di minore dipendenza da fertilizzanti chimici e pesticidi, e di protezione dagli stress abiotici (come mancanza di acqua, salinità, eccesso di elementi fitotossici) e dall'attacco di patogeni fungini. Per questo è importante conoscere la suscettibilità delle diverse specie e varietà di piante alla colonizzazione micorrizica, che sappiamo dipendere anche dalle loro caratteristiche genetiche. In particolare ci interessava il grano, coltura fondamentale per l'alimentazione umana. Lo scopo principale dello studio è stato quello di esaminare oltre 100 varietà di frumenti tetraploidi (farro e grano duro) per valutare l'effetto esercitato dalla selezione e dal miglioramento genetico sulla capacità delle radici di instaurare la simbiosi con i funghi micorrizici".
Uno dei dati che è emerso è che non ci sono particolari differenze tra la capacità di realizzare simbiosi tra le varietà antiche e quelle moderne, comprese quelle nanizzate. Una conferma che il miglioramento genetico, anche spinto, non ha stravolto la natura di questa specie, diversamente da quanto a volte qualcuno voglia far credere?
"In effetti i dati disponibili erano relativi a un numero molto limitato di genotipi di grano duro e non coerenti tra loro.
I nostri risultati hanno evidenziato una grande variabilità nella colonizzazione micorrizica delle radici delle varietà esaminate e, contrariamente a quanto ipotizzato nel passato, non si è evidenziata alcuna perdita della capacità di stabilire simbiosi da parte delle varietà moderne rispetto a quelle antiche. Le varietà utilizzate nello studio sono rappresentative di oltre un secolo di miglioramento genetico in cui le varietà tradizionali (antiche) sono state sostituite da varietà moderne più produttive. I risultati hanno chiarito che anche l'introduzione alla fine degli anni ‘70 del gene Rht (Reduced height) per la riduzione della taglia (la differenza più evidente tra piante antiche e moderne) non ha inciso negativamente sulla capacità delle piante di sviluppare la simbiosi micorrizica".
Lo scopo principale del lavoro era individuare le basi genetiche che stanno alla base della formazione delle relazioni micorriziche. Quale è l'importanza scientifica di capire questi meccanismi?
"I nostri dati mostrano valori molto variabili di percentuali di micorrizazione tra varietà diverse: per esempio Iride e Saragolla raggiungevano percentuali di colonizzazione radicale intorno al 44%, mentre Vendetta, Baio e Ceedur registravano valori inferiori al 10%. Poiché le analisi genetiche hanno confermato l'esistenza di una base genetica per la suscettibilità alla simbiosi, esiste la possibilità di sfruttare la variabilità genetica rilevata tra le diverse varietà di grano duro per incrementare i livelli di colonizzazione radicale".
E che cosa può comportare a livello pratico-agronomico?
"L'identificazione dei marcatori molecolari strettamente associati alla micorriza può rappresentare uno strumento molto efficace per selezionare piante altamente suscettibili alla simbiosi e sviluppare nuove varietà di grano duro adatte per i sistemi agricoli a basso impatto ambientale. Parallelamente, l'individuazione e la selezione dei funghi micorrizici più infettivi ed efficienti nei confronti del grano potrà favorire il loro impiego come biofertilizzanti, per ovviare ai problemi di perdita di fertilità biologica dei suoli, ridurre gli input chimici e alleviare gli effetti di stress biotici e abiotici".
