Esplorazione del potenziale dell'influenza del microbiota
In uno studio innovativo pubblicato su Nature Plants, un team di ricerca guidato da Julia Vorholt dell'Istituto di Microbiologia dell'ETH di Zurigo ha gettato luce su come le piante reagiscono alla colonizzazione da parte di microrganismi.
Il team, che comprende scienziati provenienti da diverse istituzioni, ha studiato i microbiomi del crescione di fontana (Arabidopsis thaliana) per sei anni. Hanno isolato 224 ceppi da vari gruppi batterici che vivono sulle foglie di questa specie vegetale comune. Questi ceppi possono essere assemblati in microbiomi vegetali semplificati o "sintetici".
Lo studio rivela che, nonostante la varietà di risposte a diversi batteri, le piante attivano un insieme di base di 24 geni in risposta alla colonizzazione. Questi geni forniscono una risposta difensiva generale, con l'intensità di attivazione che fornisce informazioni sull'entità della colonizzazione batterica e prevede quanti geni aggiuntivi la pianta attiverà mentre si adatta ai nuovi arrivi.
L'esposizione a certi generi di Gammaproteobacteria ha causato alle piante di crescione di fontana l'attivazione di oltre 3.000 geni, mentre quelli di Alphaproteobacteria hanno scatenato una risposta media di soli 88 geni. Interessantemente, il gene responsabile dell'NADPH ossidasi, un attore chiave nel sistema immunitario della pianta, non fa parte dell'insieme di base di 24 geni. Tuttavia, i geni omologhi della ossidasi respiratoria (Rboh), che codificano l'NADPH ossidasi, sono nell'insieme di base.
La carenza di un certo enzima, un'NADPH ossidasi, sconvolge la comunità batterica e causa microrganismi che normalmente vivono pacificamente sulle foglie di diventare patogeni opportunisti. Questo risultato sottolinea l'importanza di questo enzima nel mantenere un microbioma bilanciato.
Il team guidato da Vorholt può controllare e ingegnerizzare con precisione le comunità, il che consente loro di fare di più che limitarsi a osservare ciò che accade. Questa capacità apre nuove possibilità per comprendere le cause e gli effetti e il livello molecolare di queste interazioni. Un microbioma ideale protegge le piante dalle malattie e le rende più resistenti alla siccità e alle condizioni salate.
L'industria agraria è tra quelle interessate ai risultati del team, in quanto dovrebbero aiutare gli agricoltori a sfruttare il potere del microbioma in futuro. In uno studio separato pubblicato su Nature Microbiology, il team ha esplorato come le comunità batteriche cambiano quando le mutazioni causano una pianta a essere carente in uno o più geni.
Vorholt ritiene che i microbiomi sintetici siano un approccio promettente per indagare le interazioni complesse all'interno di diverse comunità. Man mano che la nostra comprensione di queste interazioni cresce, così farà la nostra capacità di manipolare e migliorare i microbiomi delle colture, potenzialmente portando a pratiche agricole più sostenibili e resistenti.
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