Prove di micorizzazione di piante arboree ed arbustive autoctone con funghi ectomicorrizici per riqualificazione ambientale.

piante micorrizate

Le piante micorrizate risultano essere molto resistenti a tutti gli stress abiotici e biotici rispetto a quelle non micorrizate.

La pianta possiede un apparato radicale che benché esteso, si accresce di soli pochi centimetri l’anno. Per tale ragione nell’ area attorno alla radice si forma una zona di deplezione di nutrienti causata dalla continuo prelievo della radice di elementi nutritivi.

Il fungo, invece, può estendersi nel substrato anche per decine di metri e si accresce con una velocità di 10-100 volte quella della radice.
Per tale motivo è sempre alla continua ricerca di nuove aree ricche di nutrienti.

Quando il fungo è legato alla pianta mediante la micorriza, può traslocare i nutrienti alla pianta ricevendo in cambio carbonio organicato.
Questo processo, chiamato simbiosi micorrizica permette alla pianta di avere sempre nutrienti fondamentali per poter vivere ed al fungo materiale altamente energetico per potersi accrescere velocemente.

Tra i vari benefici sicuramente spicca la capacità, da parte della pianta, di acquisire fosfati e nitrati che sono per essa fattori limitanti.

In particolare i fosfati sono essenziali per tutte le cellule viventi.
I funghi micorrizici sono in grado di trovare fonti di fosfato distanti dall’ apparato radicale della pianta e prelevarli grazie a specifici trasportatori posti a livello di membrana (Benedetto et al., 2005), trasportarli in zone in cui c’è una deplezione di nutrienti (Uetake et al., 2002) e renderli disponibili per l’ ospite vegetale grazie a recettori del fosfato posti sull’ interfaccia fungo- membrana cellulare vegetale (Ezawa et al., 2005).

a Inoltre, i funghi ectomicorrizici sono anche in grado di solubilizzare forme immobilizzate di fosfato come ad esempio fosfati di alluminio, calcio e inositolo esafosfato che sono forme non biodisponibili per la pianta. (Nilsson e Wallander, 2003).
Ciò avviene grazie all’ escrezione di chelatori organici come gli acidi organici, ad esempio acido citrico e ossalico (Landeweert et al., 2001).
Questa azione è di grande importanza anche a livello più generale nei processi pedogenetici e di riciclo dei nutrienti nel suolo forestale (Burford et al., 2003). Infine, alcuni basidiomiceti sembrano avere anche alcune capacità saprotrofiche che gli permettono di accedere ai nutrienti presenti nella sostanza organica presente nel suolo (come la lettiera), a quella presente in inquinanti (IPA, PCB) e in quella presente in organismi animali, ad esempio i nematodi (Read e Perez-Moreno, 2003). Read e Perez-Moreno (2003) hanno mostrato che in una foresta boreale i funghi micorrizici incrementano per il 15% l’ apporto di fosfato della pianta.

Per quanto concerne l ‘azoto questo è un fattore estremamente limitante in molti ambienti forestali e quindi spesso gli organismi vegetali possono andare in contro a deficit di questo minerale. Infatti, spesso il rapporto carbonio-azoto nel materiale di lettiera è elevato portando ad un ristretto processo di nitrificazione e ammonificazione da cui consegue una bassa disponibilità di azoto alle piante (Perez-Moreno e Read 2001). Inoltre la quantità di azoto libero nel suolo è anche limitata dalla forte associazione dell’ammonio a sostanze umiche (Yu et al. 2002). I funghi micorrizici hanno diversi attributi chimici e fisiologici che li rendono attualmente efficienti nella ricerca e prelievo di azoto organico dalla superficie del suolo (Read et al. 2004). Essi possono usare amminoacidi solubili ed hanno un elevata capacità protolitica che gli permette di prelevare azoto anche da grandi macromolecole (Abuzinadah e Read 1989). Inoltre, molti funghi sono in grado di prelevare l’azoto presente in materiale detridiale di piante e animali, ad esempio nematodi (Read et al. 2004). Ciò avviene principalmente mediante la produzione di enzimi che sono in grado di mobilizzare l’azoto presente nei polimeri organici (Girlanda et al. 2007). Infine è stato dimostrato che i funghi micorrizici sono anche in grado di utilizzare le forme inorganiche dell’azoto (NH4+ e NO3-). Read e Perez-Moreno (2003), hanno mostrato che in una foresta boreale i funghi micorrizici incrementano per il 12% l’ apporto di azoto della pianta.

Wood-wide web

Un altro importantissimo ruolo svolto dai funghi micorrizici nel suolo è quello di formare una rete miceliare chiamata “Wood-wide web”. Questa rete connette piante appartenenti alla stessa o a differenti specie vegetali e sembrerebbe permettere l’ interscambio, tra i diversi partner vegetali, di minerali e di carbonio organico (Selosse et al., 2006). Il trasporto del carbonio è stato dimostrato essere di grande importanza per il nutrimento delle plantule da parte della pianta adulta che ha una forte capacità fotosintetica (Mille e Allen 1992) mentre il trasporto di azoto e fosfati sarebbe importante per rifornire le aree dove c’è carenza di questi minerali. Infine il “Wood-wide web” sembrerebbe essere importante per il mantenimento del bosco autoctono perché limiterebbe l’ utilizzo dei nutrienti ad altre piante come ad esempio la Robinia pseudoacacia (Girlanda et al., 2007)

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I funghi hanno differenti capacità enzimatiche che li rendono abili  ad utilizzare una risorsa e competere contro altri organismi per il prelievo dei nutrienti.

Spesso questi enzimi (es. polifenolossidasi), mostrano un azione di attacco nei confronti di organismi animali (nematodi, rotiferi e insetti), batteri, protozoi e actinomiceti.
L’organismo attaccato morendo rende disponibili nutrienti che il fungo può utilizzare (Dighton 2007).

Questi enzimi essendo altamente aspecifici sono spesso ingrado di attaccare molecole organiche altamente tossiche presenti come contaminanti nel terreno (e. IPA, PCB, ecc.)

Immagine2Cambiamenti dell’ambiente causati da gas serra e inquinanti influenzano direttamente ed indirettamente tutte le comunità di organismi. Ad esempio, la presenza di metalli pesanti porta ad una alterazione della crescita. E’ stato dimostrato che i funghi sono in grado di accumulare metalliproducono enzimi ed acidi organici che possono cambiare lo stato di valenza e mobilità dei metalli pesanti nella maggior parte dei casi riducendone la tossicità (Dighton 2007).  Anche la presenza dei radionuclidi può essere limitata da parte dei funghi perché è stato dimostrato che questi ne possono accumulare grandi quantità nelle proprie ife rendendoli quindi non più biodisponibili da parte degli altri organismi presenti nel suolo (Dighton e Horrill 1988). Boddy et al. 1996 hanno mostrato che esponendo le foglie di alcune piante al diossido disolfuro queste venivano alterate, ma  quelle che avevano in associazione i funghi non risultavano alterate.

Lo scopo della KCS Biotech è quello di fare riqualificazione ambientale utilizzando piante micorrizate. In particolare, il principale obbiettivo è quello di mettere a disposizione piante autoctone opportunamente micorrizate con i naturali organismi fungini per andare a ripristinare ambienti degradati, impoveriti di vegetazione, inquinati, contaminati da organismi esotici ad alto impatto ambientali che vanno ad impoverire l’ambiente autoctono. L’ innovazione sta non solo nel produrre piante che grazie al contributo della micorriza risultano estremamente più resistenti a tutta una serie di stress e al contempo sono in grado di risanare un ambiente degradato o inquinato ma, nell’ andare a ricreare un biotopo naturale tipico di un area utilizzando piante micorrizare, perché è stato osservato che la sinergia di specie tipiche di un ecosistema naturale amplifica la velocità di biorisanamento di un’ area e al contempo permette uno sviluppo più rigoglioso di tutte le specie vegetali utilizzate, andando a ricreare un ambiente naturale a 360° considerando cioè anche la parte pedologica, importantissima per l’ ecosistema ma attualmente estremamente sotto-considerata.

I principali punti focali della KCS Biotech sono:

  • l’isolamento di organismi fungini e la loro preservazione;
  • la propagazione di colture vegetali arboree autoctone;
  • lo sviluppo di nuove simbiosi micorriziche che incrementano la resistenza delle piante autoctone a fattori biotici e abiotici;
  • lo stimolare la fruttificazione dei funghi micorrizici associati con la pianta;
  • l’inserimento di differente piante micorrizate nell’ ambiente per ricreare il biotopo naturale dell’ area
  • il controllo nel tempo del mantenimento della micorizzazione mediante l’uso di biosensori e della biologia molecolare
  • la valutazione dell’effettivo benessere delle piante micorrizate rispetto a quelle non micorrizate.

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