EFFETTI DEI VOLATILI EMESSI DAI MICRORGANISMI DEL SUOLO SUL CONTENUTO DI NUTRIENTI IN PIANTE DI MAIS Cristiana Ariotti, Lara Martìn Sanchez, Paolina Garbeva, Gianpiero Vigani

Cristiana Ariotti 1 , Lara Martìn-Sanchez 2 , Paolina Garbeva 2 & Gianpiero Vigani 1,2

1 Dipartimento Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi, Università degli Studi di Torino 2 Department of Microbial Ecology, The Netherlands Institute of Ecology (NIOO-KNAW)

Il suolo è caratterizzato da un’estrema variabilità e complessità di condizioni ambientali, che consentono di ospitare un numero molto elevato di organismi viventi che spaziano da piante a microorganismi quali batteri e funghi. Tra queste specie vi è il fungo Fusarium culmorum, uno dei più importanti patogeni delle piante e responsabile di forti perdite di raccolto, in particolare di cereali, come il mais.

In accordo con quanto riportato da Schmidt et al. (2017), i composti volatili prodotti da F. culmorum nel suolo inducono la produzione del metabolita secondario (anche esso volatile) Sodorifen da parte del batterio S. plymuthica PRI-2C. I composti volatili, in inglese volatile organic compunds da cui l’acronimo VOCs, sono molecole a basso peso molecolare in grado di diffondere facilmente nel suolo e permettere quindi la comunicazione tra organismi che non sono a diretto contatto tra di loro siano essi funghi, batteri, piante o altri organismi.

Lo scopo del lavoro è stato quello di testare gli effetti dei volatili prodotti da Fusarium culmorum e da Serratia plymuthica sulle piante di mais. Le piante sono state esposte ai volatili dei microorganismi grazie a un sistema chiamato “pot in jar” descritto da Thair et al. (2017) a cui sono state apportate delle modifiche. Le plantule di mais sono state trasferite in vasetti di plastica (contenenti il suolo) fissati a dei vasetti di vetro come mostrato in figura. Alla base dei vasetti sono state inserite due capsule di Petri secondo i seguenti trattamenti: (C) controllo: Petri non inoculate (solo mezzo di coltura) (Sp) Serratia plymuthica: una Petri inoculata con il batterio e l’altra solo mezzo di coltura (Fc) Fusarium culmorum: una Petri inoculata con il fungo e l’altra solo mezzo di coltura (Sp+Fc) Serratia plymuthica + Fusarium culmorum: entrambe le Petri inoculate

Dopo due settimane di esposizione ai volatili, le piante sono state campionate e i volatili presenti nel suolo sono stati caratterizzati tramite GC/MS. Le piante esposte ai volatili microbici hanno mostrato delle variazioni nel contenuto di nutrienti rispetto al controllo, in particolare nello shoot. In generale, il contenuto di nutrienti come Na, K, Fe, Zn e Mo è stato alterato rispetto alle piante controllo, indicando che i differenti blends di volatili nel suolo hanno avuto un impatto sullo stato nutritivo della pianta. Alcune differenze sono state individuate anche infettando le piante con il fungo Fusarium culmorum.

Questo studio ha messo in luce aspetti ancora poco studiati riguardanti gli effetti dei VOCs sulle piante: i volatili emessi dai microrganismi del suolo come batteri e funghi possono influenzare il contenuto di nutrienti della pianta anche senza un diretto contatto con essa.