Simbiosi micorrize – orchidee: questo matrimonio sà da fare!

Orchidee

La famiglia delle Orchidaceae è una delle più vaste, con oltre 30.000 specie tra piante spontanee e allevate. In Italia troviamo circa 200 specie di orchidee in natura, di cui possiamo apprezzare le forme dei fiori, in alcuni casi quasi bizzarre. Nel genere Ophrys la particolarità è dovuta all’aspetto dei petali, che vogliono “mimarele femmine di api e altri insetti per attirare i maschi: un sofisticato inganno della natura ai pronubi per facilitare l’impollinazione. Oltre ad insetti, le orchidee possono assumere altre forme particolari ed affascinanti, come l’orchidea ballerina, l’orchidea fantasma, l’orchidea scimmia e altre.

Figura 1: La famiglia delle Orchidaceae mostra una grandissima varietà di forme e colori, alcuni per scopi strategici. Da sinistra, Ophrys speculum (che imita gli insetti), Oncidium cariniferum (una specie di orchidea ballerina), Epipogium aphyllum (una specie di orchidea fantasma), una varietà di Dracula simia ( una specie di orchidea scimmia).
Figura 1: La famiglia delle Orchidaceae mostra una grandissima varietà di forme e colori, alcuni per scopi strategici. Da sinistra, Ophrys speculum (che imita gli insetti), Oncidium cariniferum (una specie di orchidea ballerina), Epipogium aphyllum (una specie di orchidea fantasma), una varietà di Dracula simia (una specie di orchidea scimmia).

Le radici delle orchidee possono avere origine da rizoma (fusto sotterraneo), sono corte e tozze rispetto a quelle di altre piante; in alcune specie possono essere presenti rizotuberi. Il fiore dell’orchidea è costituito da sei pezzi e, anche se non è differenziato in calice e corolla, le parti esterne sono chiamate sepali e quelle interne petali. Il petalo mediano, detto labello, è differente e più vistoso degli altri. Gli organi riproduttori sono riuniti in un organo detto ginostemio. Il frutto delle orchidee da seme è una capsula, ovvero un frutto secco che si apre a maturità. Nel caso della Vaniglia, il frutto è un baccello che subisce numerose lavorazioni prima di poter essere utilizzato in cucina.

Micorrize

Più del 90% delle specie vegetali presenti in natura nei principali biomi terrestri instaura una simbiosi di tipo mutualistico con funghi presenti nel suolo. Albert Bernard Frank (studioso delle strutture delle radici delle piante) nel 1885 definì questa associazione “micorriza”. Questa consiste in un rapporto radice-fungo che comporta vantaggi nutrizionali per entrambi i simbionti.

Infatti, il fungo favorisce la nutrizione dell’ospite fornendogli acqua ed elementi nutritivi; la pianta, dal canto suo, fornisce al fungo i carboidrati che produce con la fotosintesi. Questa interazione influisce positivamente sull’agro-ecosistema garantendo una maggiore stabilità e fungendo da fertilizzante biologico.

Figura 2: Schema rappresentante i diversi tipi di micorrize. A sinistra troviamo la tipologia di micorrize riguardante le Orchidee: le endomicorrize.
Figura 2: Schema rappresentante i diversi tipi di micorrize. A sinistra troviamo la tipologia di micorrize riguardante le Orchidee: le endomicorrize.

Quella che i funghi formano con le Orchidee è una endomicorriza, in cui il fungo si sviluppa all’interno del parenchima corticale, crescendo all’interno e tra le cellule. Le orchidee formano micorrize con funghi Basidiomiceti, come alcune specie appartenenti ai generi Botryobasidium, Tulasnella e Ceratobasidium, con alcune eccezioni che instaurano simbiosi con Ascomiceti.

Figura 3: Colture di Tulasnella spp. su PDA (a sinistra), FIM (al centro) e 3MN+AZ (a destra).
Figura 3: Colture di Tulasnella spp. su PDA (a sinistra), FIM (al centro) e 3MN+AZ (a destra).

Un legame necessario

La presenza di endomicorrize per le orchidee si potrebbe definire indispensabile. Con un peso di 0,3- 14 microgrammi, il seme di orchidea è davvero molto piccolo. Inoltre manca di endosperma e di cotiledoni, ovvero le componenti importanti per la germinazione del seme, in quanto “nutrono” l’embrione e sono fonti di riserva e permettono lo sviluppo della plantula.

Figura 4: Semi di orchidea che vengono estratti dal frutto (capsula).
Figura 4: Semi di orchidea che vengono estratti dal frutto (capsula).

Per instaurare la simbiosi il fungo infetta le cellule del sospensore dell’embrione, fornendogli sostanze nutritive e permettendo la germinazione e lo sviluppo della plantula. Con la fuoriuscita delle prime radici, diversi funghi micorrizici presenti nel terreno instaurano con l’apparato radicale un rapporto simbiotico permanente.

In questo modo assicurano la sopravvivenza della pianta fino al raggiungimento dell’efficienza nutrizionale e fotosintetica. L’endomicorriza dura per tutta la vita dell’orchidea, specialmente se si tratta di orchidee aclorofilliche; questo è il caso in cui la dipendenza della pianta dall’endomicorriza non si limita alla prima nutrizione minerale, ma necessita di apporto di carboidrati anche in fase adulta. Proprio per la loro dipendenza parziale o totale dalla micorriza, le orchidee sono definite micoeterotrofe.

Ricerche con orchidee asimbiotiche

Recenti ricerche sulle orchidee si basano sulla possibilità di svincolare la germinazione dei semi dall’intervento del fungo simbionte. La germinazione asimbiotica avviene in vitro in 10- 30 giorni in presenza di elementi immediatamente disponibili per la nutrizione dell’embrione; la crescita e sviluppo della plantula varia a seconda della specie. Le problematiche si presentano al momento del trasferimento della pianta dalle condizioni in vitro a quelle naturali per via della necessità della pianta di instaurare una simbiosi con un fungo.

Sono state eseguite prove di micorrizazione in vitro su plantule ottenute asimbioticamente. I ceppi fungini utilizzati sono stati isolati da orchidee adulte cresciute in habitat naturali. Le prove sono state effettuate con combinazioni diverse di specie di orchidea e ceppo fungino, con diverse tempistiche (3, 7, e 14 giorni) per individuare il periodo minimo necessario per l’instaurarsi della simbiosi.

Le prove di microscopia (SEM) e quelle di acclimatazione fuori vitro (con terriccio preventivamente sterilizzato per evitare contaminazioni estranee al sistema sperimentale) hanno evidenziato che alcune combinazioni promuovono la simbiosi e lo sviluppo della pianta; in altri casi hanno mostrato un effetto inibente sulla crescita delle plantule.

L’elevata mortalità delle piante ottenute asimbioticamente in vitro ha portato ad avviare prove per valutare l’acclimatazione delle orchidee. Le prove sono state eseguite attraverso diverse combinazioni di co-colture di plantule (3 diverse specie) e ceppi fungini di Tulasnella e Ceratobasidium isolati da orchidee adulte.

I risultati sono stati rilevati dopo 1 e 2 mesi dal trasferimento alle condizioni naturali, e mostrano che la simbiosi con alcuni ceppi ha un effetto positivo sull’acclimatazione e la sopravvivenza della pianta. Inoltre, le differenti combinazioni testate hanno mostrato un diverso grado di specificità del rapporto pianta-fungo simbionte.

Fonti

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