Batteri Supereroi dall’Etiopia: La Rivoluzione Verde per le Fave!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta succedendo nel mondo dell’agricoltura, qualcosa che potrebbe cambiare il modo in cui coltiviamo uno dei legumi più importanti, specialmente in alcune parti del mondo. Parliamo di fave (Vicia faba L.) e di piccoli, potentissimi aiutanti che vivono nel terreno: i rizobi.

Siamo a Mekelle, nel nord dell’Etiopia. Qui, come in molte altre parti del mondo, l’agricoltura sta affrontando una sfida enorme: produrre abbastanza cibo per una popolazione in crescita senza distruggere l’ambiente. Per decenni, la risposta è stata semplice: fertilizzanti chimici a manetta! Ma, diciamocelo, questa soluzione sta mostrando la corda.

I Problemi dei Fertilizzanti Chimici

L’uso eccessivo di prodotti chimici in agricoltura è un po’ come prendere antidolorifici per un mal di denti senza andare dal dentista. All’inizio sembra funzionare, ma alla lunga crea più problemi di quanti ne risolva. Ecco alcuni “effetti collaterali”:

• Resistenza dei parassiti ai pesticidi.
• Danni agli organismi utili, come le povere api.
• Residui chimici nel cibo che mangiamo.
• Inquinamento delle falde acquifere.
• Acidificazione del suolo.
• Emissioni di gas serra (N2O) durante la produzione e l’uso.
• Costi crescenti, insostenibili per i piccoli agricoltori.
• Inibizione della naturale capacità del suolo di fissare l’azoto.

In Etiopia, l’uso di fertilizzanti chimici è aumentato drasticamente. Pensate che nel 2021/2022 si è arrivati a circa 203 kg per ettaro! C’è bisogno di un’alternativa, e in fretta.

La Magia dei Rizobi: Fertilizzanti Viventi

Ed è qui che entrano in gioco i nostri piccoli eroi, i rizobi. Questi batteri sono dei veri campioni della natura. Vivono in simbiosi con le piante leguminose (come le fave, i piselli, i fagioli…). Cosa significa? Che si danno una mano a vicenda! Le piante offrono ai rizobi una “casa” (dei noduli sulle radici) e nutrimento. In cambio, i rizobi fanno una cosa pazzesca: catturano l’azoto presente nell’aria (che le piante non possono usare direttamente) e lo trasformano in ammoniaca, una forma di azoto che le piante possono assorbire e usare per crescere rigogliose. È la cosiddetta fissazione biologica dell’azoto.

Usare i rizobi come bio-inoculanti (cioè aggiungerli al terreno o ai semi) è un approccio:

• Ecologico e sicuro.
• Migliora la biodiversità e la salute del suolo.
• È relativamente economico.
• Promuove la crescita delle piante non solo fornendo azoto, ma anche producendo ormoni vegetali (come l’acido indol-3-acetico o IAA), solubilizzando il fosfato bloccato nel terreno e aiutando le piante a difendersi da stress e malattie.

Sembra fantastico, no? Però c’è un “ma”. A volte si usano inoculanti con rizobi “importati” da altre regioni (esotici), ma spesso questi non si adattano bene al nuovo ambiente e non funzionano come dovrebbero. Inoltre, anche i rizobi naturalmente presenti nel suolo (indigeni) potrebbero non essere abbastanza numerosi o efficaci.

La Nostra Missione a Mekelle: Trovare i Campioni Locali

Ecco perché è nata l’idea di andare a cercare i “campioni locali” proprio lì, nei campi di fave di Mekelle, in aree dove non erano mai stati usati inoculanti prima. Volevamo trovare rizobi indigeni, perfettamente adattati a quell’ambiente specifico, e vedere se tra loro ci fossero dei veri “fuoriclasse”.

Abbiamo raccolto piante di fava sane, scavando con cura per non danneggiare le radici e i preziosi noduli. In laboratorio, abbiamo isolato i batteri da questi noduli. Immaginate un lavoro certosino: pulire i noduli, sterilizzarli superficialmente, schiacciarli per liberare i batteri e poi farli crescere su un terreno di coltura specifico (il famoso YEMA – Yeast Extract Mannitol Agar).

Alla fine, abbiamo ottenuto ben 61 isolati puri! Li abbiamo osservati al microscopio (sono bastoncelli Gram-negativi, come ci aspettavamo), abbiamo fatto test biochimici (catalasi, ossidasi, crescita su terreni specifici come quello con Rosso Congo o il Glucose Peptone Agar) per essere sicuri che fossero proprio rizobi e non altri batteri “intrusi” come l’Agrobacterium. Li abbiamo raggruppati in 8 categorie diverse in base alle loro caratteristiche.

Alla Scoperta dei Superpoteri: Le Capacità Promotrici della Crescita

Da questi 61, abbiamo selezionato 16 isolati particolarmente promettenti per testare i loro “superpoteri” in laboratorio. Volevamo vedere se erano capaci di aiutare le piante in modi diversi.

• Produzione di IAA: L’acido indol-3-acetico è un ormone vegetale fondamentale per la crescita, la divisione cellulare, lo sviluppo delle radici e dei noduli. Ebbene, tutti e 16 i nostri isolati (100%) hanno mostrato di saperlo produrre, anche se in quantità diverse (lo vedevamo dalla diversa intensità del colore rosa nel test di Salkowski).
• Produzione di Ammoniaca: Oltre a quella derivante dalla fissazione dell’azoto, alcuni rizobi producono ammoniaca che può nutrire la pianta e persino inibire alcuni patogeni. Anche qui, tutti e 16 (100%) sono risultati positivi, con diverse capacità produttive.
• Produzione di Esopolisaccaridi (EPS): Queste sostanze gommose aiutano i batteri a formare biofilm, a proteggersi dalla siccità e sono cruciali per l’inizio della simbiosi con la pianta (aiutano l’infezione radicale e la formazione dei noduli). Ancora una volta, tutti e 16 (100%) producevano EPS, con variazioni significative tra un isolato e l’altro. L’isolato MR2 è stato il campione in questa categoria!
• Solubilizzazione del Fosfato: Il fosforo è essenziale per le piante, ma spesso nel terreno è presente in forme insolubili. Alcuni microbi possono “sbloccarlo”. Dei nostri 16 isolati, 11 (quasi il 70%) hanno mostrato questa preziosa abilità, creando un alone chiaro attorno alla colonia su un terreno contenente fosfato insolubile. L’isolato MR55 è stato il migliore in questo!

Questi risultati erano già entusiasmanti! Avevamo trovato batteri locali con un arsenale di capacità utili per le piante.

Uno Sguardo al DNA: I Geni della Simbiosi

Ma non ci siamo fermati qui. Volevamo vedere se questi batteri avessero anche i “geni giusti” per il lavoro principale: la fissazione dell’azoto e la formazione dei noduli. Abbiamo cercato due geni chiave:

• nifH: Codifica per una parte dell’enzima nitrogenasi, il macchinario molecolare che fissa l’azoto.
• nodA: Coinvolto nella produzione dei “fattori Nod”, segnali chimici che danno il via alla formazione dei noduli sulla radice.

Qui i risultati sono stati interessanti e un po’ sorprendenti. Usando tecniche di PCR (una sorta di “fotocopiatrice” per il DNA), abbiamo trovato questi geni solo in alcuni isolati. L’isolato MR24 ha mostrato un frammento del gene nifH della dimensione attesa (circa 360 paia di basi), mentre altri (MR1, MR2, MR48) ne hanno mostrato uno di dimensioni diverse (circa 781 bp). Per il gene nodA, quattro isolati (MR2, MR6, MR24, MR26) hanno mostrato un frammento di circa 850 bp, anche questo non previsto.

Cosa significa? Probabilmente indica una notevole diversità genetica tra i rizobi di Mekelle. Questi geni possono variare tra specie e ceppi diversi. È una scoperta intrigante che merita ulteriori approfondimenti, magari con il sequenziamento del DNA, per capire esattamente con chi abbiamo a che fare.

La Prova del Nove: L’Esperimento in Vaso

Ok, i test in laboratorio sono belli, ma la vera domanda è: questi batteri aiutano davvero le piante a crescere meglio? Per scoprirlo, abbiamo fatto un esperimento in vaso. Abbiamo preso 11 dei nostri isolati più promettenti (selezionati per le loro performance nei test precedenti), più un inoculante commerciale esotico (come controllo positivo) e un gruppo di piante non inoculate (controllo negativo).

Abbiamo seminato semi di fava locali in vasi con terreno sterilizzato. Una volta germinate le piantine, abbiamo “infettato” le radici con una sospensione liquida dei nostri diversi isolati (o dell’inoculante commerciale, o niente per il controllo negativo). Abbiamo lasciato crescere le piante per tre settimane, annaffiandole regolarmente.

E i risultati? Spettacolari! Le piante inoculate con i nostri rizobi indigeni sono cresciute significativamente meglio rispetto a quelle non inoculate. Avevano fusti e radici più lunghi, erano più pesanti (sia fresche che secche) e, cosa fondamentale, avevano formato molti più noduli radicali!

Confrontandoli con l’inoculante commerciale esotico, la situazione era variegata. L’inoculante esotico ha dato risultati migliori per lunghezza di fusto e radice e per peso secco del fusto. Tuttavia, alcuni dei nostri campioni locali hanno brillato in altre aree. Ad esempio, l’isolato MR61 ha prodotto le piante con il maggior peso fresco del fusto e, incredibilmente, il maggior numero di noduli per pianta (una media di 87!), superando anche il controllo positivo. Anche gli isolati MR6, MR32 e MR55 hanno mostrato ottime performance generali, spesso paragonabili o superiori al controllo negativo in diverse metriche.

Un’eccezione è stata l’isolato MR48, che non ha formato noduli. Questo potrebbe dipendere da un’incompatibilità specifica con la varietà di fava usata, un aspetto comune nelle interazioni pianta-microbo.

Conclusioni: Un Tesoro Nascosto nel Suolo Etiope

Cosa ci dice tutto questo? Che nel suolo di Mekelle c’è un vero tesoro nascosto: rizobi indigeni con un enorme potenziale per migliorare la coltivazione delle fave in modo sostenibile ed ecologico. Questi batteri non solo possono fornire azoto, ma possiedono anche altre caratteristiche preziose per promuovere la crescita delle piante.

Isolati come MR6, MR32, MR55 e soprattutto MR61 si sono dimostrati particolarmente promettenti. Il prossimo passo sarà identificarli più precisamente (a livello di specie e ceppo) e testarli ulteriormente, magari direttamente in campo.

Questa ricerca apre la porta all’uso di bio-inoculanti “fatti in casa”, perfettamente adattati alle condizioni locali, che potrebbero rappresentare un’alternativa potente ed economica ai fertilizzanti chimici, aiutando gli agricoltori etiopi a migliorare i raccolti e a proteggere il loro ambiente. È un esempio fantastico di come la scienza possa lavorare con la natura per trovare soluzioni innovative e sostenibili!

Fonte: Springer