diversita` dei batteri rizosferici del riso in

«Sistemi innovativi per una gestione sostenibile dell’acqua in risaia»
Centro Ricerche sul Riso, Castello D’Agogna (PV)
30 Gennaio 2014
DIVERSITA’ DEI BATTERI RIZOSFERICI DEL RISO
IN RELAZIONE AL CICLO DELL’ACQUA E DEI NUTRIENTI
Sara Borin
DeFENS, Dipartimento di Scienze per gli Alimenti, la Nutrizione e l’Ambiente
Università degli Studi di Milano
Batteri Promotori della Crescita Vegetale (PGPB)
Batteri in grado di colonizzare stabilmente la rizosfera e/o i tessuti
della pianta e promuoverne la crescita
• Riduzione dell’impiego di fertilizzanti
• Promozione delle crescita vegetale
anche in condizione di stress abiotici
(salinita, siccità)
• Protezione dall’attacco di
fitopatogeni
Soluzione non invasiva, naturale e
poco costosa per un’agricoltura
ecosostenibile
Obiettivi dell’Unità di Microbiologia ambientale
Studiare la biodiversità e
le potenzialità di promozione della crescita vegetale delle comunità
batteriche naturalmente associate a colture di riso
coltivate con diversi regimi idrici e con un diverso apporto di nutrienti
Isolare e caratterizzare ceppi microbici dotati di attività di promozione delle
crescita vegetale in grado di fungere da:
• BIOFERTILIZZANTI → favorendo il bilancio nutrizionale della pianta
• BIOSTIMOLANTI → modulando il bilancio ormonale della pianta
• AGENTI DI BIOCONTROLLO → proteggendo la pianta dai fitopatogeni
Campionamento e processamento dei campioni vegetali
96 PIANTE
Varietà Baldo e Gladio
FLD, crescita in sommersa
IRR, crescita in asciutta
Concimazione azotata (+N/-N)
• Isolamento rizosfera
• Studio delle comunità batteriche
Studio della comunità microbica associata a riso var. Baldo
Comunità batterica totale
• Il riso influenza la comunità batterica del suolo
• Nessuna delle pratiche colturali seleziona una
comunità peculiare
Studio della comunità microbica associata a riso var. Baldo
AZOTO FISSATORI
N2 + 8H+  2NH3 + H2
IRR
La carenza di azoto influenza la
comunità batterica azotofissatrice
AMMONIO OSSIDANTI
NH3 + 1,5 O2  NO2- + H+ + H2O
FLD
IRR
La concimazione azotata influenza la
struttura della comunità AMO
Studio della comunità microbica associata a riso var. Gladio
Comunità batterica totale
FLD
IRR
• La presenza della pianta influenza la comunità
batterica del suolo
• il regime di irrigazione influisce sulla comunità
batterica associata alle radici
Studio della comunità microbica associata a riso var. Gladio
AZOTO FISSATORI
N2 + 8H+  2NH3 + H2
AMMONIO OSSIDANTI
NH3 + 1,5 O2  NO2- + H+ + H2O
IRR
IRR
FLD
Il regime idrico ha un effetto
sugli azoto fissatori
L’assenza di concimazione azotata
nell’irrigazione turnata influenza gli
ammonio ossidanti
• La presenza della pianta di riso influenza le comunità batteriche
associate alle radici
• La concimazione azotata e il regime idrico hanno un effetto sulla
diversità dei batteri del suolo e sulle popolazioni implicate nel
ciclo dell’azoto
• Questo fenomeno dipende anche da altri fattori: cultivar
vegetale, condizioni geoclimatiche e nutrizionali del suolo
Sfruttamento delle popolazioni batteriche selezionate
dalle radici del riso nelle varie condizioni:
Isolamento di ceppi promotori della crescita vegetale
Isolamento di batteri dalla comunità coltivabile
(E) Endofiti radice
(R) Rizobatteri
BATTERI con attività ACC
deaminasica (ACCd)
ATTINOMICETI
CAPACI DI ALLEVIARE LO STRESS
INDOTTO DA ETILENE
ATTIVI NEL CONTROLLO BIOLOGICO
373
BATTERI ISOLATI
200
BATTERI ISOLATI
Identificazione filogenetica degli isolati ACCd
INTERNO RADICE
END-N
END+N
RIZOSFERA
RIZO-N
RIZO+N
la concimazione influenza la diversità e la distribuzione dei generi batterici
Caratterizzazione delle attività
biostimolanti e biofertilizzanti in vitro
•
•
•
•
67% attività PGP multiple
67% produce auxine → POTENZIALE BIOSTIMOLANTE
28% aumento biodisponibilità di P e Fe → POTENZIALE BIOFERTILIZZANTE
La fertilizzazione azotata ha selezionato un maggiore numero di batteri PGP
Attività di biocontrollo dei batteri PGP
Magnaporthe oryzae
• perdite di raccolto
• utilizzo di fungicidi di sintesi
ad azione preventiva
Saggio di 254 ceppi per attività antagonista sfruttabile per
sistemi di biocontrollo a basso impatto ambientale
Selezione di batteri con attività di biocontrollo
BAT
FUNGO
% di inibizione
Selezione di batteri con attività di biocontrollo
13 ceppi batterici attivi, tra questi 3 isolati presentano attività
contro 2 diversi ceppi di M. oryzae
% di isolati con
attiviità antagonista
Attività PGP correlate al biocontrollo
L’attività antagonista risulta correlata alla capacità di:
• rilasciare ammoniaca, tossica per le cellule eucariote
• sequestrare Fe2+ tramite la sintesi di siderofori
• produrre enzimi proteolitici
Conclusioni e prospettive future
• La comunità microbica associata alle radici del riso viene influenzata sia
dalla pianta sia dalle pratiche agricole
• 152 ceppi su 373 hanno dimostrato attività di promozione della crescita
vegetale, principalmente tramite rilascio di fitormoni e aumento della
biodisponibilità del fosfato
• 6 isolati sono in grado di promuovere la germinazione di riso tramite
rilascio di VOC’s
• 3 ceppi su 245 hanno dimostrato attività antagonista contro M. oryzae
I ceppi selezionati potrebbero essere sfruttati per migliorare la
sostenibilità del sistema agricolo, diminuendo gli apporti di
fertilizzanti e fitofarmaci di sintesi
Ringraziamenti
Prof. Daffonchio
Progetto BIOGESTECA
Prof. Sacchi
Dott. Romani
DeFENS
Prof. Cortesi
Eleonora Rolli
Ramona Marasco