• 01/06/2021
Utile come uno dei sistemi di coltivazione di nuova generazione a basso impatto ambientale l'utilizzo dei microrganismi del suolo sta diventando attivo in tutto il mondo.

Tra questi, ci sono grandi aspettative per i batteri AM. I funghi AM possono formare una relazione simbiotica con la maggior parte delle piante, comprese colture importanti come erbe e legumi, e fornire alle piante fosforo, che è un nutriente essenziale. Tuttavia, non possono crescere a meno che non coesistano con le piante, quindi il problema è che ci vogliono tempo e costi per crescere.

In questo studio, abbiamo scoperto che gli acidi grassi ramificati di derivazione batterica hanno un effetto di promozione della crescita, sulla base dello studio precedente che la co-coltura con batteri induceva la formazione di spore di batteri AM. Inoltre, abbiamo scoperto che l'acido palmitoleico, acido grasso insaturo, promuove più fortemente la crescita dei batteri AM e induce la sporulazione. Si è scoperto che le spore formate possono normalmente infettare e coesistere con le radici delle piante per formare spore figlie. Questo risultato è il primo esempio riuscito di coltura pura di batteri AM nel mondo.
I risultati di questa ricerca saranno pubblicati nella versione del bollettino online della rivista scientifica britannica Nature Microbiology alle 16:00 del 24 giugno 2019, ora del Regno Unito .

L'innovazione del sistema di coltivazione utilizzando fertilizzante chimici e pesticidi in agricoltura ha portato a un drammatico aumento della produzione alimentare e ha sostenuto la vita di 7,5 miliardi di persone in tutto il mondo. Tuttavia, mentre 1 miliardo di persone soffre ancora di grave malnutrizione, la World Population Forecast 2017 Revised Edition delle Nazioni Unite mostra che la popolazione mondiale sarà di 9,8 miliardi nel 2050.

Al fine di mantenere l'approvvigionamento alimentare per l'umanità mentre si affrontano problemi ambientali globali come il riscaldamento globale, l'inquinamento del suolo e l'inquinamento dei fiumi e dei laghi causato dalle attività umane, è un compito urgente costruire un sistema di coltivazione di nuova generazione con un basso carico ambientale. Come una delle soluzioni, l'utilizzo di microrganismi utili del suolo sta diventando attivo in tutto il mondo.
I funghi micorrizici arbuscolari (funghi AM) sono funghi che vivono nel terreno che ha vissuto in armonia con le radici delle piante sin dall'antichità di circa 400 milioni di anni (la cosiddetta famiglia delle muffe) e sono oggetto di ricerca come microrganismi utili del suolo. I batteri AM assorbono i nutrienti essenziali fosforo e azoto dal suolo e li alimentano alla pianta ospite, che è un partner simbiotico, per supportare la crescita delle piante nei terreni agricoli e negli ecosistemi naturali. In particolare, i batteri AM sono molto attesi come fertilizzanti microbici perché possono formare una relazione simbiotica con la maggior parte delle piante terrestri, comprese colture importanti come graminacee, legumi e solanacee. Tuttavia, i batteri AM hanno la proprietà di crescere a seconda della fonte di carbonio fornita dalla pianta ospite quando coesistono, quindi difficilmente possono crescere da soli e non possono formare spore di nuova generazione (tali proprietà).

Pertanto, per far crescere i batteri AM, è necessario co-coltivare con le piante, il che causa un problema che richiede tempo e costi.
Quando il batterio AM Rhizophagus irregolare è stato coltivato insieme al batterio Paenibacillus validus, il gruppo di ricerca tedesco ha scoperto un fenomeno in cui il batterio AM cresce vigorosamente ramificando ife e infine forma spore di nuova generazione. Da ciò, si è considerato che alcune sostanze derivate da batteri inducessero la crescita e la sporulazione dei batteri AM, ma la sostanza è rimasta sconosciuta.

Il fosforo è una risorsa finita. D'altra parte, nei paesi sviluppati, il fosforo tende ad essere eccessivamente fertilizzato, il che solleva preoccupazioni sul sovraccarico dell'ambiente del suolo e causa l'inquinamento dell'acqua. Pertanto, dovrebbe essere utilizzato come fertilizzante microbico per i batteri AM. Infatti, diversi produttori sono riusciti a convertirli in materiali agricoli e sono presenti sul mercato.

Tuttavia, la crescita dei batteri AM richiede la simbiosi con la pianta ospite, che richiede manodopera e costi, di conseguenza i materiali sono costosi, quindi non sono ampiamente utilizzati.
I risultati di questa ricerca hanno aperto la strada alla coltura pura dei batteri AM. In futuro, ci si può aspettare un ulteriore miglioramento dell'efficienza della coltura analizzando e chiarendo in dettaglio il meccanismo di formazione delle spore da parte degli acidi grassi. Inoltre, la recente decodifica del genoma dei batteri AM ha rivelato uno dopo l'altro un sistema metabolico difettoso che può causare la simbiosi assoluta dei batteri AM. Quando il miglioramento della tecnologia di coltura viene accelerato sulla base di questi risultati, sarà possibile la produzione di massa di batteri AM utilizzando un serbatoio di coltura su larga scala. Stiamo già apportando miglioramenti tecnologici sulla base dei risultati di questa ricerca e abbiamo ottenuto miglioramenti significativi nell'efficienza della coltura. In termini di numero di spore ottenute e capacità simbiotica, non ancora paragonabile alla co-coltivazione utilizzando piante ma, con il miglioramento continuo, si prevede che in futuro sarà possibile fornire batteri AM a basso costo e in modo stabile.