I PGPB contro i cambiamenti climatici: stress da ipersalinità

Il settore agroalimentare occupa da sempre un posto molto importante nella società dal punto di vista economico, sociale e ambientale. Questo tuttavia risulta estremamente danneggiato dal nuovo scenario climatico. Infatti, una delle conseguenze più gravi dovute allo stravolgimento dei modelli metereologici è quello sull’agricoltura che risulta colpita per diversi motivi (siccità, ipersalinità, accumulo di metalli pesanti, aumento delle temperature). L’attività agricola dipende quindi sia dalle condizioni ambientali sia dai cicli termici delle colture risentendo in modo diretto degli effetti dei cambiamenti climatici.

Tra le soluzioni che si stanno studiando per stimolare la produttività agricola una delle più vantaggiose è l’uso dei PGPB definiti come batteri promotori della crescita delle piante. Si è visto infatti come l’inoculo di questi sia una strategia ecosostenibile molto promettente per aumentare la resilienza delle colture che si devono adeguare alle nuove condizioni climatiche. Ciò rende i PGPB una valida alternativa contro i cambiamenti climatici e in particolare lo stress da ipersalinità del suolo.

Cosa provoca lo stress da ipersalinità?

Uno dei tanti stress a cui sono sottoposte le piante è quello da ipersalinità definibile come un’eccessiva concentrazione di sali solubili nel terreno. Questo comporta numerose problematiche nell’interazione pianta-suolo dovute ai cambiamenti climatici e all’impatto antropico:

• alterazione delle caratteristiche del terreno;
• abbassamento del potenziale idrico;
• tossicità ionica nella cellula vegetale (condizione non omeostatica dovuta all’accumulo di ioni);
• squilibrio osmotico;
• alterazione nell’uptake di nutrienti (soprattutto fosforo e azoto);
• interferenza con processi biochimici e fisiologici (fotosintesi, scambi respiratori, fioritura, germinazione, crescita della pianta);
• stress ossidativo (dovuto all’aumento delle specie reattive);
• compromissione delle interazioni con i microrganismi.

La produzione di esopolisaccaridi da parte dei PGPB della rizosfera nello stress da ipersalinità

In condizioni di stress da ipersalinità, la produzione di esopolisaccaridi (EPS) da parte dei batteri riveste un ruolo fondamentale contro i cambiamenti climatici. Queste sostanze favoriscono la formazione del biofilm, una struttura chiave per il mantenimento dell’equilibrio nell’ecosistema della rizosfera. Attraverso tale meccanismo, si crea uno strato protettivo attorno alle cellule batteriche costituito da una capsula esterna altamente resistente. La “nuova” barriera consente ai batteri di sopravvivere in ambienti caratterizzati da elevate concentrazioni di sali, preservando così le delicate interazioni biologiche e chimiche che si instaurano nel suolo.

Gli EPS possono essere classificati come eteropolisaccaridi o omopolisaccaridi. Sebbene la loro struttura possa variare a seconda delle diverse specie di microrganismi, esistono alcuni elementi costitutivi comuni. Inoltre, la capacità di produrli rappresenta un criterio importante anche per la classificazione dei microrganismi tolleranti agli stress.

Le funzioni del biofilm sono diverse: facilita l’adesione fra le cellule batteriche, favorisce le interazioni fra radici delle piante e PGPB (benefiche per le colture), contribuisce alla ritenzione di acqua e nutrienti, protegge da sostanze nocive, permette il rilascio e l’accumulo di enzimi che consentono la degradazione delle macromolecole in forme più facilmente assimilabili da microrganismi e piante.

I PGPB come mitigatori dello stress da ipersalinità nel terreno

Numerosi PGPB sono stati studiati per la loro capacità di produrre esopolisaccaridi. Le evidenze scientifiche mostrano un ruolo significativo nella crescita delle piante durante le condizioni di stress da ipersalinità grazie alla formazione di biofilm idrofili. Infatti, intorno all’apparato radicale, si creano delle vere e proprie guaine che circondano le radici grazie alla deposizione di questo strato. Tali strutture fanno in modo che gli EPS si leghino a cationi Na+ presenti nei terreni salini rendendoli non più disponibili per essere assorbiti dalla pianta. In questo modo si evita che la cellula vegetale alteri il suo equilibrio osmotico.

Tuttavia, la composizione del biofilm cambia in base alle condizioni esterne: maggiore è la concentrazione di ioni Na+ nel terreno più EPS vengono prodotti. Si intuisce come dietro una maggiore o minore produzione ci sia una regolazione dell’espressione genica in risposta alle condizioni ambientali prevalenti. Inoltre, al variare della concentrazione di ioni nel suolo cambia anche la composizione degli elementi strutturali che formano tale rivestimento.

Il materiale secreto svolge anche la funzione di  “serbatoio” di carbonio. Ciò consente di immagazzinare e rilasciare sostanze organiche regolando così la disponibilità di nutrienti nell’ambiente microbico circostante. In condizioni di stress ambientale o di variazione del potenziale idrico del suolo funge quindi da sistema tampone e contribuisce a mantenere un microambiente più stabile e favorevole alla sopravvivenza e al metabolismo batterico.

Come i PGPB migliorano la struttura del suolo nello stress da ipersalinità

I PGPB stimolano inoltre l’aggregazione del terreno attraverso la formazione di legami tra i polisaccaridi secreti e le particelle agendo come leganti naturali. Ciò porta alla formazione di complessi più stabili che migliorano le proprietà fisiche del suolo. In particolare, i PGPB contribuiscono a ridurre la compattazione, un problema comune in condizioni di stress ambientale, e a preservare la porosità e una corretta aerazione del terreno. Inoltre, possono favorire il mantenimento dell’umidità, creando un ambiente più favorevole per la crescita delle piante e assicurando una disponibilità più costante di acqua anche in condizioni saline. In questo scenario di stress infatti la concentrazione di ioni Na+ nel suolo abbassa il potenziale idrico ostacolando l’assorbimento dell’acqua da parte delle radici delle piante.

Fonti

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• https://www.bioaksxter.com/it/salinita-nelle-coltivazioni-come-risolvere
• https://www.venditapianteonline.it/blog/micorrize-tricoderma-e-batteri-della-rizosfera-cosa-sono-e-come-usarli-sulle-piante
• https://www.naturallynourishedrd.com/biofilms-the-barriers-of-bacteria/