Diverse strategie di gestione delle colture possono produrre effetti vari e evidenti su una coltura e sulla sua resa. Ma quali sono gli effetti a livello microbico...non solo nelle radici ma nell'intera pianta?
I biologi molecolari Kristi Gdanetz e Frances Trail della Michigan State University hanno cercato di rispondere a questa domanda, sviluppando un'analisi descrittiva del microbioma del grano sotto quattro tipi comuni di strategie di gestione:convenzionale, fino a quando, biologico, e ridotti apporti chimici.
La loro analisi e dati, recentemente pubblicato sulla rivista ad accesso completamente aperto fitobiomi , è disponibile gratuitamente per i ricercatori accademici e industriali che studiano i microbiomi delle piante e il loro ruolo nella riduzione delle malattie o nell'aumento dei raccolti.
Il loro studio è stato condotto su un appezzamento di terreno unico e ideale per la ricerca degli effetti sui microbi associati al grano nell'ambito di tutte e quattro le strategie di gestione. I 24 appezzamenti di gestione di un acro sono sparsi casualmente in un campo più ampio e ogni appezzamento è stato gestito allo stesso modo come parte di una rotazione delle colture grano-mais-soia per più di 20 anni presso la MSU Kellogg Biological Station, che è finanziato come parte del progetto di ricerca ecologica a lungo termine della National Science Foundation.
Nelle varie fasi della stagione vegetativa, Gdanetz e Trail hanno raccolto più di 200 campioni di foglie, steli, e radici dal grano che cresce in ciascuno dei diversi appezzamenti di gestione. I campioni sono stati quindi elaborati utilizzando il sequenziamento dell'amplicone ad alto rendimento per identificare le comunità microbiche. Dai campioni sono state sviluppate anche raccolte di colture microbiche, fornendo una risorsa preziosa per l'isolamento e la crescita di taxa microbici specifici.
endofiti specifici, o funghi microscopici che vivono all'interno delle piante, sono stati quindi isolati dai campioni e testati per l'attività di biocontrollo verso Fusarium graminearum, un agente patogeno noto per causare la peronospora della testa del fusarium, una malattia del grano economicamente devastante. Questa parte del lavoro è stata finanziata dal Michigan Wheat Program.
"La maggior parte degli studi si concentra solo sulle radici e sui microbi della rizosfera associati alle piante, " ha detto Gdanetz. "Ma stiamo ottenendo continuamente prove che le comunità microbiche fuori terra hanno ruoli importanti nella salute delle piante".
I risultati suggeriscono che le comunità microbiche sono fortemente influenzate dall'organo e dall'età della pianta del grano, e può anche essere influenzato dalla strategia di gestione.
"La manipolazione dei microbi associati alle piante per ridurre le malattie o migliorare i raccolti richiede una comprensione approfondita delle interazioni all'interno del fitobioma, " ha detto Gdanetz. "Abbiamo fornito alcuni dati fondamentali per le persone per generare microbiomi sintetici da utilizzare nelle manipolazioni sperimentali".
"Vorremmo anche vedere studi simili condotti in altri siti sul campo negli Stati Uniti per determinare se questi modelli che abbiamo osservato manterranno, " ha detto Gdanetz.
