Suolo e Microrganismi: Giocatori Chiave nella Salute delle Piante
Scoprire l'impatto del suolo e dei microorganismi sulla crescita delle piante e sulle interazioni con i parassiti.
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Il suolo gioca un ruolo fondamentale nella vita delle piante e nei microrganismi che vivono intorno a loro. Funziona come un'area di stoccaggio per diverse piccole creature, conosciute come microrganismi, che possono influenzare notevolmente come le piante crescono e interagiscono con gli insetti che si nutrono di esse. La ricerca ha dimostrato che l'effetto del suolo sui microrganismi vegetali è spesso più forte di altri fattori come il tipo di pianta o la presenza di insetti. Questa comprensione è fondamentale perché sottolinea l'importanza della Salute del Suolo nello sviluppo delle piante e nelle dinamiche degli ecosistemi.
Che cosa sono i microrganismi del suolo?
I microrganismi del suolo includono batteri, funghi e altre piccole forme di vita che abitano il suolo. Possono vivere in diverse parti delle piante, come radici e foglie, e contribuiscono alla salute generale della pianta. Questi microrganismi possono aiutare le piante ad assorbire nutrienti, difendersi dai parassiti e persino alterare la struttura e la funzione della pianta, il che a sua volta può influenzare i microrganismi che vivono sulla pianta.
Come influenzano le piante i microrganismi del suolo?
I microrganismi del suolo hanno due modi principali per impattare le piante. Il primo è attraverso l'interazione diretta, dove queste piccole creature possono aiutare la pianta a ottenere nutrienti o acqua. Il secondo modo è indiretto. Ad esempio, i microrganismi del suolo possono cambiare i segnali chimici emessi dalle piante, che sono importanti per attrarre o respingere gli insetti.
Quando le piante sono sotto attacco da Erbivori, come bruchi o afidi, possono produrre sostanze chimiche diverse. Questo cambiamento può influenzare sia i microrganismi della pianta che quelli che vivono nell'intestino degli erbivori che si nutrono di essa. Comprendere queste interazioni è fondamentale per i ricercatori che vogliono scoprire come promuovere piante più sane e gestire i parassiti in modo efficace.
Erbivoria e il suo impatto sui microrganismi del suolo
Gli erbivori, o insetti mangiatori di piante, possono avere effetti significativi sui microrganismi associati alle piante. Quando questi insetti si nutrono delle piante, possono cambiare il comportamento della pianta e come interagisce con i suoi microrganismi nel suolo. I cambiamenti possono derivare dalla chimica della pianta o dai rifiuti prodotti dagli insetti, che possono influenzare quali tipi di microrganismi possono prosperare sulla pianta o nei suoi dintorni.
Alcuni studi hanno indicato che l'erbivoria può cambiare le Comunità microbiche in varie parti di una pianta, come le sue foglie e radici. Tuttavia, non tutti gli studi concordano sull'estensione di questa influenza, e sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere i meccanismi precisi.
Esplorare l'influenza del suolo e dell'erbivoria insieme
Per indagare gli effetti sia del suolo che dell'erbivoria sui microrganismi associati alle piante, i ricercatori hanno allestito un esperimento usando piante di pomodoro. Hanno utilizzato diversi tipi di suolo con diversi microrganismi ed esposto alcune piante a erbivori, mentre altre sono state protette. L'obiettivo era capire se i cambiamenti nei microrganismi fossero guidati dal suolo, dalla presenza di insetti o da una combinazione di entrambi i fattori.
L'esperimento ha coinvolto il monitoraggio dei microrganismi in varie parti delle piante, comprese le radici, le foglie e gli insetti stessi. Controllando la superficie del suolo, i ricercatori miravano a determinare se i microrganismi potessero muoversi liberamente dal suolo alle piante o se i cambiamenti fossero dovuti solo alle risposte delle piante al suolo.
La configurazione dell'esperimento
Le piante di pomodoro sono state coltivate in vasi appositamente progettati riempiti con diversi tipi di suolo. Alcuni vasi avevano il suolo coperto per impedire il contatto diretto tra i microrganismi del suolo e le parti aeree delle piante. In varie fasi, alcune delle piante sono state esposte a erbivori e sono stati prelevati campioni dalle piante e dagli insetti per analizzare i tipi di microrganismi presenti.
L'analisi ha coinvolto un esame dettagliato delle comunità microbiche nel suolo, nelle radici, nelle foglie e negli erbivori. Questo approccio multifaccettato ha permesso di avere una comprensione più chiara di come ciascun componente interagisse con gli altri.
Risultati: il tipo di suolo conta
I risultati dello studio hanno mostrato che il tipo di suolo aveva un grande impatto sulla diversità e sulla struttura dei microrganismi presenti sia nelle piante che negli insetti che si nutrono di esse. Curiosamente, il suolo aveva un effetto più marcato sui microrganismi sotterranei nelle radici e sugli erbivori rispetto alle comunità aeree nelle foglie.
Quando i ricercatori hanno guardato più in profondità, hanno scoperto che la presenza di erbivori influenzava anche le comunità microbiche, ma in misura minore rispetto al suolo. Inoltre, la copertura del suolo cambiava il modo in cui i microrganismi interagivano tra i vari compartimenti (radici, foglie ed erbivori), indicando che queste dinamiche sono piuttosto complesse.
La copertura del suolo influisce sulle dinamiche microbiche
L'uso delle coperture del suolo ha avuto implicazioni interessanti. Quando il suolo era coperto, c'era un cambiamento evidente nel numero di microrganismi condivisi tra i compartimenti. Quando il suolo non era coperto, più microrganismi venivano condivisi tra le parti aeree e sotterranee. Questo suggerisce che coprire il suolo potrebbe limitare il movimento diretto dei microrganismi dal suolo alla pianta o viceversa.
Comunità microbiche uniche
Soli diversi supportavano comunità microbiche diverse. Ad esempio, alcuni microrganismi erano più abbondanti nelle radici delle piante coltivate in suolo agricolo rispetto a quelle coltivate in suolo di prateria. Questo suggerisce che le pratiche di gestione del suolo possono avere implicazioni significative per la diversità microbica associata alle colture.
L'influenza sulla biomassa degli insetti
Lo studio ha messo in evidenza che i cambiamenti nella microbiota del suolo influenzavano non solo la Salute delle piante, ma anche la salute e la crescita degli erbivori che si nutrono di quelle piante. I cambiamenti nelle comunità microbiche, guidati principalmente dal tipo di suolo, hanno avuto un impatto negativo sulla biomassa degli insetti, il che solleva domande su come la salute del suolo possa giocare un ruolo indiretto nella gestione dei parassiti.
Implicazioni per l'agricoltura sostenibile
I risultati suggeriscono che gestire i microrganismi del suolo potrebbe essere una strategia chiave per promuovere piante più sane e ridurre potenzialmente l'impatto degli insetti parassiti. Comprendendo come la composizione del suolo influenzi le comunità microbiche, gli agricoltori potrebbero essere in grado di creare condizioni che supportano microrganismi benefici, migliorano la salute delle piante e aumentano la resilienza delle colture.
Direzioni future
Questa ricerca incoraggia ulteriori esplorazioni nelle relazioni tra microrganismi del suolo, salute delle piante e interazioni con gli insetti. Solleva anche domande su come le pratiche agricole possano essere ottimizzate per incoraggiare comunità microbiche benefiche nel suolo, il che potrebbe portare a metodi di agricoltura più sostenibili.
Conclusione
Le interazioni tra suolo, piante ed erbivori sono complesse e hanno implicazioni significative per l'agricoltura e la salute degli ecosistemi. Comprendere queste connessioni può aiutare agricoltori e ricercatori a migliorare le pratiche di gestione del suolo, potenziare la crescita delle piante e trovare strategie efficaci per il controllo dei parassiti. Attraverso una gestione attenta dei microrganismi del suolo, potrebbe essere possibile promuovere colture più sane e un futuro più sostenibile per l'agricoltura.
Titolo: Soil microbiota and herbivory drive the assembly of plant-associated microbial communities through different mechanisms
Estratto: Plant-associated microbial communities are key to shaping many aspects of plant biology. In this study, we tested whether soil microbial communities and herbivory influence the bacterial community of tomato plants and whether their influence in different plant compartments is driven by microbial spillover between compartments or whether plants are involved in mediating this effect. We grew our plants in soils hosting three different microbial communities and covered (or not) the soil surface to prevent (or allow) passive microbial spillover between compartments, and we exposed them (or not) to herbivory by Manduca sexta. The results showed that the soil-driven effect on aboveground compartments was consistently detected regardless of soil coverage, whereas soil cover influenced the herbivore-driven effect on belowground microbiota. Together, our results suggest that the soil microbiota influences aboveground plant and insect microbial communities via changes in plant metabolism and physiology or by sharing microorganisms via xylem sap. In contrast, herbivores influence the belowground plant microbiota via a combination of microbial spillover and changes in plant metabolism. These results demonstrate the important role of plants in linking aboveground and belowground microbiota, and can foster further research on soil microbiota manipulation for sustainable pest management.
Autori: Antonino Malacrinò, A. Malacrino, A. E. Bennett
Ultimo aggiornamento: 2024-04-13 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.08.02.502481
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.08.02.502481.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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