Essudato sulla punta di una radice di mais. Credito:Glyn Bengough
Con il progredire della stagione di crescita, potresti non notare molto di ciò che sta accadendo alle piante sotto terra. La maggior parte di noi presta attenzione ai nuovi scatti, steli, fogliame, e infine i fiori e il raccolto che intendiamo coltivare. Potremmo pensare alle radici come necessarie, ma poco interessante, parti del processo di produzione delle colture.
Paul Hallett e il suo team non sono d'accordo. Si concentrano su ciò che accade nel terreno con le radici della pianta.
La zona del suolo che circonda le radici di una pianta è chiamata rizosfera. È la combinazione delle parole latine per "radice" e "area". Ed è un luogo trafficato per processi produttivi importanti ma nascosti.
Nella rizosfera, le piante producono una varietà di composti chimici chiamati essudati. Hallett e altri ricercatori dell'Università di Aberdeen esaminano gli effetti che gli essudati hanno sulla pianta e sulla comunità del suolo circostante. Il loro lavoro unico effettua misurazioni su piccola scala vicino alla superficie delle radici. Le proprietà qui possono essere molto diverse dal resto del terreno.
"Le radici secernono continuamente sostanze chimiche nel terreno come un modo per liberare i nutrienti che sono attaccati alle particelle del suolo, " dice Hallett. Nella digestione umana, lo stomaco secerne succhi gastrici per aiutare a scomporre il cibo; gli essudati sono l'equivalente vegetale dei succhi gastrici.
Hallett descrive la composizione chimica degli essudati come "un vero cocktail o 'buffet' di risorse per qualsiasi cosa nella rizosfera". Oltre ad aiutare le piante a procurarsi i nutrienti, gli essudati sono fonti di cibo per i microbi che sono una parte importante del microbioma del suolo.
Al centro dell'immagine è visibile una radice d'orzo. Utilizzando una tecnica di segmentazione dell'apprendimento automatico, i pori nel terreno sono stati separati in diverse dimensioni. La barra della scala è la dimensione dei pori in micron. Credito:impianto Diamond Light Synchrotron
Gli essudati hanno anche un ruolo importante nel tenere insieme il suolo. Le radici e i funghi che vivono nel terreno tengono insieme i ciuffi di terreno più grandi, ma gli essudati lavorano a livello micro. Come colla, tengono insieme le particelle del suolo in importanti reti meccaniche. Gli scienziati del suolo chiamano queste reti di suolo aggregati.
Considerando che gli effetti vincolanti delle radici e delle reti fungine sono generalmente a lungo termine, l'influenza degli essudati sul suolo può essere fugace. "Gli essudati radicali non dureranno a lungo nella loro forma originale nel terreno, man mano che vengono consumati e trasformati dai microbi, " dice Hallett. Questo processo può distruggere completamente l'essudato o creare composti ancora migliori per legare le particelle del suolo.
"Gli essudati delle radici delle piante hanno un impatto enorme sulla formazione di aggregati, " dice Hallett. "Lo fanno in diversi modi, compreso agire come colle o cambiare la velocità con cui la rizosfera si bagna e si asciuga con la pioggia e l'evaporazione".
Il team di Hallett ha studiato gli effetti degli essudati su diversi tipi di suolo. Hanno ricercato ambienti con una tessitura del terreno argilloso-sabbioso rispetto a una tessitura argillosa. Questo è importante perché le reazioni chimiche tra gli essudati e le particelle del suolo variano a seconda del tipo di suolo.
I ricercatori Glyn Bengough e Nico Koebernick campionano un esperimento sul campo piantato con orzo che ha diverse proprietà dei peli radicali:(i) genitore selvatico, (ii) assenza di peli radicali, (iii) peli radicali corti, (iv) lunghi peli radicali e (v) una varietà commerciale con un apparato radicale molto fibroso e peloso. Vengono raccolti campioni intatti per l'imaging TC a raggi X in modo da poter esplorare l'effetto dei peli radicali sulla struttura dei pori del suolo. Credito:Paul Hallett.
Hanno anche studiato vari essudati vegetali da orzo e mais. Hanno scoperto che gli essudati dell'orzo hanno aumentato il modo in cui le particelle del suolo sono legate insieme, ma non tanto quanto il mais. Hanno anche scoperto che mentre gli essudati d'orzo non hanno alcun impatto sull'idrorepellenza del suolo, gli essudati di mais lo facevano.
Ricerche come quelle di Hallett mostrano che durante la stagione di crescita, e oltre, ci sono delicate interazioni tra ogni pianta e il terreno circostante. Tutte queste interazioni influenzano la quantità di acqua che viene catturata dal suolo e assorbita dalle piante. La produzione di essudati influisce anche sulla capacità delle piante di estrarre i nutrienti vitali dal terreno, e colpisce anche il suolo nella rizosfera.
La ricerca futura per il team di Hallett includerà l'analisi della produzione di essudato lungo le radici delle piante. Guarderanno anche l'età delle radici, e se le radici più giovani producono essudati con diverse qualità di ritenzione del suolo e di assorbimento dell'acqua.
