I funghi micorrizici arbuscolari (AM) rappresentano un importante gruppo di microrganismi benefici del suolo in grado di stabilire una simbiosi mutualistica con le radici di circa l’80% delle piante presenti nei principali biomi terrestri. Questi microrganismi, essenziali per la fertilità del suolo, apportano numerosi benefici alla pianta ospite, inclusa una maggiore efficienza di assorbimento dell’acqua, di nutrienti nonché una maggiore tolleranza verso stress biotici e abiotici. Tali benefici possono essere mediati da una terza componente della simbiosi, rappresentata dalla comunità batterica strettamente associata alle spore, in grado di sostenere diverse funzioni, come la promozione dell’attività micorrizica, la fissazione dell’azoto atmosferico, la solubilizzazione del fosforo, la produzione di siderofori e fitormoni ed il controllo biologico di patogeni del suolo. In questo lavoro sono stati utilizzati metodi coltura-dipendenti per isolare e caratterizzare funzionalmente il microbiota strettamente associato alle spore di Rhizophagus intraradices e identificare a livello molecolare i batteri con le migliori caratteristiche legate alla promozione della crescita delle piante (PGP). L’utilizzo di mezzi selettivi ha permesso l’isolamento di 374 ceppi batterici appartenenti a diversi gruppi funzionali: batteri eterotrofi, attinobatteri, batteri chitinolitici e azotofissatori. Sulla base della loro caratterizzazione morfologica, 122 ceppi batterici sono stati selezionati e analizzati per determinate attività PGP quali: produzione di siderofori e di acido indolacetico (IAA), solubilizzazione del fosforo (P) dal fitato solubilizzazione di P minerale. L’attività PGP più comune era rappresentata dalla solubilizzazione di P dal fitato (69,7%), seguita da produzione di siderofori (65,6%), solubilizzazione di P minerale (49,2%) e produzione di IAA (42,6%). Il 76% degli attinobatteri e il 65% dei batteri chitinolitici mostravano attività PGP multiple. Il sequenziamento del 16S rDNA ha messo in evidenza che i ceppi batterici che presentavano le migliori caratteristiche PGP appartenevano a generi Sinorhizobium, Streptomyces, Arthrobacter, Nocardiodes e Bacillus. Gli isolati gram-negativi sono stati ulteriormente caratterizzati per la capacità di produrre molecole segnale, N-Acil-omoserina-lattoni (AHL), implicate nel processo di comunicazione intercellulare, quorum sensing, responsabile della coordinazione dell’espressione genica a livello di popolazione in funzione della densità della popolazione stessa. Per valutare la produzione di segnali quorum, sono stati utilizzati due diversi ceppi indicatori (Agrobacterium tumefaciens NTL4 e Chromobacterium violaceum CV026) in grado di rispondere cromaticamente ai segnali prodotti da altre specie. I risultati hanno evidenziato che l’87% degli isolati era positivo al test e di questi il 60% era in grado di produrre un’alta concentrazione di molecole segnale. I risultati ottenuti mostrano che le spore dei funghi AM rappresentano una nicchia ecologica ricca di biodiversità e suggeriscono che differenti partners della simbiosi – pianta ospite, funghi AM e batteri – possono agire in sinergia, stimolando lo sviluppo delle piante e migliorando la performance dei funghi AM.
CARATTERIZZAZIONE FUNZIONALE DELLA COMUNITA’ BATTERICA STRETTAMENTE ASSOCIATA ALLE SPORE DI RHIZOPHAGUS INTRARADICES
BATTINI, FABIO;CRISTANI, CATERINA;AGNOLUCCI, MONICA;GIOVANNETTI, MANUELA
2016-01-01
Abstract
I funghi micorrizici arbuscolari (AM) rappresentano un importante gruppo di microrganismi benefici del suolo in grado di stabilire una simbiosi mutualistica con le radici di circa l’80% delle piante presenti nei principali biomi terrestri. Questi microrganismi, essenziali per la fertilità del suolo, apportano numerosi benefici alla pianta ospite, inclusa una maggiore efficienza di assorbimento dell’acqua, di nutrienti nonché una maggiore tolleranza verso stress biotici e abiotici. Tali benefici possono essere mediati da una terza componente della simbiosi, rappresentata dalla comunità batterica strettamente associata alle spore, in grado di sostenere diverse funzioni, come la promozione dell’attività micorrizica, la fissazione dell’azoto atmosferico, la solubilizzazione del fosforo, la produzione di siderofori e fitormoni ed il controllo biologico di patogeni del suolo. In questo lavoro sono stati utilizzati metodi coltura-dipendenti per isolare e caratterizzare funzionalmente il microbiota strettamente associato alle spore di Rhizophagus intraradices e identificare a livello molecolare i batteri con le migliori caratteristiche legate alla promozione della crescita delle piante (PGP). L’utilizzo di mezzi selettivi ha permesso l’isolamento di 374 ceppi batterici appartenenti a diversi gruppi funzionali: batteri eterotrofi, attinobatteri, batteri chitinolitici e azotofissatori. Sulla base della loro caratterizzazione morfologica, 122 ceppi batterici sono stati selezionati e analizzati per determinate attività PGP quali: produzione di siderofori e di acido indolacetico (IAA), solubilizzazione del fosforo (P) dal fitato solubilizzazione di P minerale. L’attività PGP più comune era rappresentata dalla solubilizzazione di P dal fitato (69,7%), seguita da produzione di siderofori (65,6%), solubilizzazione di P minerale (49,2%) e produzione di IAA (42,6%). Il 76% degli attinobatteri e il 65% dei batteri chitinolitici mostravano attività PGP multiple. Il sequenziamento del 16S rDNA ha messo in evidenza che i ceppi batterici che presentavano le migliori caratteristiche PGP appartenevano a generi Sinorhizobium, Streptomyces, Arthrobacter, Nocardiodes e Bacillus. Gli isolati gram-negativi sono stati ulteriormente caratterizzati per la capacità di produrre molecole segnale, N-Acil-omoserina-lattoni (AHL), implicate nel processo di comunicazione intercellulare, quorum sensing, responsabile della coordinazione dell’espressione genica a livello di popolazione in funzione della densità della popolazione stessa. Per valutare la produzione di segnali quorum, sono stati utilizzati due diversi ceppi indicatori (Agrobacterium tumefaciens NTL4 e Chromobacterium violaceum CV026) in grado di rispondere cromaticamente ai segnali prodotti da altre specie. I risultati hanno evidenziato che l’87% degli isolati era positivo al test e di questi il 60% era in grado di produrre un’alta concentrazione di molecole segnale. I risultati ottenuti mostrano che le spore dei funghi AM rappresentano una nicchia ecologica ricca di biodiversità e suggeriscono che differenti partners della simbiosi – pianta ospite, funghi AM e batteri – possono agire in sinergia, stimolando lo sviluppo delle piante e migliorando la performance dei funghi AM.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
