Sudafrica: la ricerca seleziona 15 batteri associati alle radici della patata come candidati per comunità microbiche sintetiche.
I ricercatori dell'Università dello Stato Libero e della North Carolina State University hanno combinato la profilazione della comunità batterica del suolo con lo screening di laboratorio; dei 26 isolati testati, 15 hanno mostrato quattro o più caratteristiche potenzialmente benefiche.
Ricercatori dell'Università dello Stato Libero in Sudafrica e della North Carolina State University negli Stati Uniti stanno studiando i batteri associati alle radici delle patate come potenziali candidati per le comunità microbiche sintetiche, o SynCom. Si tratta di combinazioni di microrganismi assemblate intenzionalmente e selezionate per le loro caratteristiche complementari.
Presentata al Congresso Mondiale della Patata in Kenya, la ricerca combina la profilazione della comunità batterica del suolo con lo screening di laboratorio per guidare la selezione dei batteri candidati. Lo screening funzionale ha individuato 15 isolati da sottoporre a ulteriori valutazioni. L'obiettivo a lungo termine è sviluppare combinazioni microbiche che supportino la crescita delle patate e contribuiscano a sopprimere le malattie fungine trasmesse dal suolo.
Perché è importante
Le malattie fungine trasmesse dal suolo minacciano la resa e la qualità dei tuberi di patate. I batteri presenti nella rizosfera (il terreno strettamente associato alle radici delle piante) possono offrire caratteristiche utili per promuovere la crescita delle piante e per il controllo biologico.
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La selezione di batteri con prestazioni elevate in singoli test di laboratorio fornisce informazioni utili, ma non tiene pienamente conto delle loro associazioni con altri microrganismi nel suolo o della loro idoneità all'uso congiunto. Questo studio si propone di integrare tali considerazioni nella progettazione di SynCom, combinando tre fonti di evidenza: associazioni ecologiche identificate attraverso la profilazione della comunità batterica del suolo e l'analisi di rete; caratteristiche funzionali complementari tra gli isolati candidati; e screening di compatibilità tra ceppi per identificare isolati che non si inibiscono reciprocamente in modo rilevabile nelle condizioni testate. Insieme, questi criteri guidano la selezione di combinazioni batteriche per la successiva valutazione in serra.
Cosa hanno indagato i ricercatori
Sono stati raccolti campioni di terreno dalla rizosfera delle patate e dal terreno circostante in diversi siti di produzione di patate. Utilizzando il metabarcoding dell'rRNA 16S, i ricercatori hanno esaminato la composizione della comunità batterica e hanno utilizzato l'analisi di rete di co-occorrenza per identificare i modelli di associazione tra i taxa.
Parallelamente a questo lavoro, gli isolati batterici coltivati sono stati sottoposti a screening per individuare caratteristiche rilevanti per la potenziale promozione della crescita delle piante e per il controllo biologico. Il pannello di screening comprendeva la produzione di siderofori, la produzione di acido cianidrico, l'attività catalasica, l'attività proteasica, la solubilizzazione dei fosfati, la produzione di composti correlati all'indolo valutata mediante il test di Salkowski e la produzione di ammoniaca.
Questi test identificano caratteristiche di laboratorio che possono essere utili per la selezione dei candidati; tuttavia, di per sé, non dimostrano un miglioramento della crescita delle piante o la soppressione delle malattie.
Cosa ha scoperto lo studio
Lo studio ha dimostrato che le comunità batteriche intorno alle radici delle patate differiscono tra le diverse aziende agricole, evidenziando l'influenza del suolo locale e delle condizioni di coltivazione. L'analisi della rete di co-occorrenza ha identificato 16 gruppi di batteri frequentemente presenti insieme, fornendo informazioni sull'ecologia microbica del suolo, sulle potenziali interazioni e sui ruoli ecologici dei diversi gruppi batterici. Questi risultati forniscono una base ecologica per la selezione di batteri per comunità microbiche sintetiche (SynCom), considerando non solo le loro caratteristiche benefiche individuali, ma anche i loro potenziali ruoli e relazioni all'interno della più ampia comunità microbica del suolo. Dei 26 isolati batterici testati, 15 hanno mostrato quattro o più caratteristiche potenzialmente benefiche. Questi sono stati preselezionati come candidati per le SynCom, con un'ulteriore selezione basata sulla complementarietà funzionale, la rilevanza ecologica e la compatibilità.
Quello che viene dopo
Il passo successivo consiste nell'identificare i batteri più promettenti e determinare come possano agire in sinergia per favorire la salute delle patate. I batteri selezionati saranno sottoposti a ulteriori valutazioni di identificazione e sicurezza, mentre la loro compatibilità e il loro ruolo ecologico guideranno la creazione di SynCom. Le prove in serra verificheranno quindi se queste combinazioni batteriche possono migliorare la crescita delle patate e contribuire a proteggere le piante dalle malattie trasmesse dal suolo. In definitiva, l'obiettivo è sviluppare combinazioni microbiche efficaci che agiscano in sinergia e contribuiscano a rendere le piante di patate e i terreni più sani.
Autori: Nduduzo Dlamini, Norman Muzhinji, Tesfay Weldeslassie (Dipartimento di Scienze Vegetali, Università dello Stato Libero, Sudafrica); Tika Adhikari (Dipartimento di Entomologia e Patologia Vegetale, North Carolina State University, USA). Pubblicato con il consenso dell'autore principale Nduduzo Dlamini, che ha fornito il testo e le fotografie.
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