Isolation, 16S rRNA-based Taxonomic Profiling and Potential Roles of Endophytic Bacteria Colonizing Dalbergia reniformis (Koroch)

Nel profondo dei tessuti delle piante, nascosta all'occhio nudo, vive una vivace comunità di partner microscopici. Questi sono gli endofiti, batteri che risiedono all'interno di radici, fusti e foglie senza causare danni. Per decenni, gli scienziati hanno saputo che questi vicini invisibili non sono semplici passeggeri; sono partecipanti attivi alla vita di una pianta. Possono aiutare i loro ospiti a raccogliere nutrienti dal suolo, produrre ormoni che stimolano la crescita e persino difenderli dalle malattie. Questa relazione è un pilastro dell'agricoltura sostenibile, offrendo un'alternativa naturale ai fertilizzanti chimici e ai pesticidi. La domanda che spinge i ricercatori oggi non è solo se questi aiutanti esistano, ma quali siano i più efficaci e dove possano essere trovati negli ambienti più impegnativi della natura.

Nel cuore del Bangladesh si trova un ecosistema unico e fragile noto come la foresta paludosa di Ratargul, l'unica palude d'acqua dolce del paese. Qui, i livelli dell'acqua salgono e scendono drasticamente con le stagioni, sommergendo il paesaggio per mesi alla volta. A dominare questo mondo acquatico è l'albero Koroch, una specie resiliente che prospera anche quando le sue radici rimangono sott'acqua per metà dell'anno. Nonostante la sua importanza ecologica e la sua capacità di sopravvivere a tali condizioni difficili, il mondo microscopico che vive all'interno dell'albero Koroch non era mai stato esplorato. Un team di ricercatori della Shahjalal University of Science and Technology e della Daffodil International University si è messo in viaggio per scoprire questa diversità nascosta, sperando di trovare batteri che un giorno potessero aiutare altre piante a crescere in terreni difficili.

Il team ha iniziato raccogliendo con cura campioni di radici, fusti e foglie da alberi di Koroch sani. Per garantire di studiare solo i batteri che vivono all'interno della pianta, e non quelli che aderiscono alla superficie, i ricercatori hanno sottoposto i campioni a un rigoroso processo di pulizia. Hanno lavato le parti della pianta in una serie di soluzioni, inclusi alcol e candeggina, per sterilizzare l'esterno. Hanno poi posto piccoli pezzi di tessuto sterilizzato su piastre ricche di nutrienti in un laboratorio. Se dai pezzi crescevano batteri, ciò confermava che provenivano dall'interno della pianta. Dal raccolto iniziale, i ricercatori hanno isolato trentatré colonie batteriche distinte. Ne hanno selezionate diciotto, ognuna delle quali appariva diversa al microscopio, per studiarle in dettaglio.

Utilizzando una tecnica che legge il codice genetico dei batteri, nello specifico un segmento di DNA noto come gene 16S rRNA, gli scienziati hanno identificato chi fossero questi microbi. I risultati hanno rivelato una comunità diversificata che abbraccia dieci diversi generi, o famiglie, di batteri. Il gruppo più comune che hanno trovato è stato il Pantoea, che è apparso in cinque dei diciotto campioni. Altre famiglie includevano nomi ben noti come Bacillus, Pseudomonas e Klebsiella. Questi batteri non erano limitati a una sola parte dell'albero; sono stati trovati nelle radici, nei fusti e nelle foglie allo stesso modo, suggerendo che l'albero Koroch ospita un ecosistema interno ricco e vario.

I ricercatori hanno poi sottoposto questi diciotto isolati batterici a una serie di test per vedere quali abilità utili possedessero. Cercavano tratti che aiutano la crescita delle piante, come la capacità di produrre ammoniaca, che è una forma di azoto che le piante possono utilizzare, o di creare siderofori, ovvero molecole che catturano il ferro dall'ambiente e lo rendono disponibile per la pianta. I risultati sono stati sorprendenti: tutti e diciotto i batteri producevano ammoniaca e siderofori. Ciò significa che l'intera comunità studiata possiede la capacità intrinseca di aiutare una pianta ad accedere ai nutrienti essenziali.

Oltre a questi tratti universali, i batteri hanno mostrato una vasta gamma di altre capacità. Quasi tutti potevano produrre acidi organici e un enzima chiamato fitasi, che aiuta a scomporre il fosforo complesso nel suolo. Una grande maggioranza poteva sciogliere lo zinco, un micronutriente vitale, rendendone più facile l'assorbimento da parte delle piante. Circa la metà dei batteri poteva produrre cianuro di idrogeno, un composto che può sopprimere i patogeni nocivi, mentre altri producevano enzimi che scompongono proteine, grassi o fibre vegetali come la cellulosa. Forse più significativamente, ogni singolo isolato produceva acido gibberellico, un potente ormone vegetale che stimola la crescita e la divisione cellulare.

Quando gli scienziati hanno misurato la forza di queste capacità, hanno scoperto che alcuni batteri erano particolarmente potenti. Un isolato, etichettato come EB_12, si è distinto come una vera forza della natura. Ha mostrato la massima capacità di sciogliere sia il fosfato che lo zinco tra tutti i campioni, producendo al contempo alti livelli di ormoni della crescita e altri composti benefici. Un altro isolato, EB_13, ha prodotto la maggiore quantità di acido gibberellico. I ricercatori hanno notato che questi top performer, insieme ad alcuni altri, hanno dimostrato una combinazione di abilità che potrebbe renderli eccellenti candidati per l'uso come bioinoculanti. Questi sono preparati naturali applicati a semi o suolo per potenziare la salute delle piante senza la necessità di prodotti chimici sintetici.

Lo studio evidenzia che l'albero Koroch, che prospera nelle acque fluttuanti della foresta paludosa di Ratargul, ospita una comunità di batteri che non è solo diversificata, ma anche funzionalmente ricca. Il fatto che questi microbi possano sciogliere i nutrienti e produrre ormoni della crescita suggerisce che siano ben adattati alle difficili condizioni di saturazione idrica della palude. Sebbene i ricercatori avvertano che questi risultati si basano su batteri che sono riusciti a far crescere in laboratorio — una frazione della comunità totale — i risultati sono promettenti. Suggeriscono che gli endofiti dell'albero Koroch possiedano un significativo potenziale per lo sviluppo di nuovi strumenti naturali per sostenere l'agricoltura, in particolare in ambienti dove i nutrienti del suolo sono scarsi o difficili da raggiungere per le piante. Il lavoro apre una porta per comprendere come gli alleati microscopici della natura possano essere sfruttati per aiutare le colture a fiorire.