La fissazione dell'azoto è il processo mediante il quale l'azoto atmosferico viene convertito in ammoniaca, che può quindi essere utilizzata dalle piante per produrre proteine e altri composti contenenti azoto. Questo processo è essenziale per la crescita delle piante, ma è anche ad alta intensità energetica. I legumi hanno sviluppato una relazione simbiotica con i rizobi, batteri che vivono in noduli sulle radici dei legumi e convertono l'azoto atmosferico in ammoniaca.
Il dibattito su come i rizobi riescono a penetrare nelle pareti cellulari dei legumi va avanti da oltre 125 anni. Alcuni scienziati ritengono che i rizobi utilizzino un processo chiamato "degradazione della parete cellulare", in cui secernono enzimi che abbattono le pareti cellulari della pianta. Altri credono che i rizobi utilizzino un processo chiamato "invasione", in cui penetrano fisicamente nelle pareti cellulari della pianta.
Nel loro studio, il team JBEI ha utilizzato una combinazione di tecniche di microscopia e biologia molecolare per dimostrare che i rizobi utilizzano sia la degradazione che l’invasione della parete cellulare per aprire una breccia nelle pareti cellulari dei legumi. Il team ha scoperto che i rizobi prima secernono enzimi che abbattono le pareti cellulari della pianta e poi usano questi enzimi per creare canali attraverso i quali possono penetrare fisicamente nelle pareti cellulari.
Questa scoperta ha importanti implicazioni per lo sviluppo di colture più efficienti che fissano l’azoto. Comprendendo come i rizobi penetrano nelle pareti cellulari dei legumi, gli scienziati possono progettare colture più resistenti all'infezione da rizobi, il che potrebbe portare a una maggiore fissazione dell'azoto e a migliori raccolti.
"Questo studio fornisce una nuova comprensione dei meccanismi molecolari alla base della relazione simbiotica tra legumi e rizobia", ha affermato il direttore della JBEI Jay Keasling. "Questa conoscenza potrebbe portare allo sviluppo di colture più efficienti in grado di fissare l'azoto, che potrebbero avere un impatto maggiore sulla sicurezza alimentare globale".
