DIVERSITA DEI BATTERI RIZOSFERICI DEL RISO IN RELAZIONE AL CICLO DELL ACQUA E DEI NUTRIENTI

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Gustavo Brunelli
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1 «Sistemi innovativi per una gestione sostenibile dell acqua in risaia» Centro Ricerche sul Riso, Castello D Agogna (PV) 30 Gennaio 2014 DIVERSITA DEI BATTERI RIZOSFERICI DEL RISO IN RELAZIONE AL CICLO DELL ACQUA E DEI NUTRIENTI Sara Borin DeFENS, Dipartimento di Scienze per gli Alimenti, la Nutrizione e l Ambiente Università degli Studi di Milano

2 Batteri Promotori della Crescita Vegetale (PGPB) Batteri in grado di colonizzare stabilmente la rizosfera e/o i tessuti della pianta e promuoverne la crescita Riduzione dell impiego di fertilizzanti Promozione delle crescita vegetale anche in condizione di stress abiotici (salinita, siccità) Protezione dall attacco di fitopatogeni Soluzione non invasiva, naturale e poco costosa per un agricoltura ecosostenibile

3 Obiettivi dell Unità di Microbiologia ambientale Studiare la biodiversità e le potenzialità di promozione della crescita vegetale delle comunità batteriche naturalmente associate a colture di riso coltivate con diversi regimi idrici e con un diverso apporto di nutrienti Isolare e caratterizzare ceppi microbici dotati di attività di promozione delle crescita vegetale in grado di fungere da: BIOFERTILIZZANTI favorendo il bilancio nutrizionale della pianta BIOSTIMOLANTI modulando il bilancio ormonale della pianta AGENTI DI BIOCONTROLLO proteggendo la pianta dai fitopatogeni

4 Campionamento e processamento dei campioni vegetali 96 PIANTE Varietà Baldo e Gladio FLD, crescita in sommersa IRR, crescita in asciutta Concimazione azotata (+N/-N) Isolamento rizosfera Studio delle comunità batteriche

5 Studio della comunità microbica associata a riso var. Baldo Comunità batterica totale Il riso influenza la comunità batterica del suolo Nessuna delle pratiche colturali seleziona una comunità peculiare

6 Studio della comunità microbica associata a riso var. Baldo AZOTO FISSATORI N 2 + 8H + 2NH 3 + H 2 AMMONIO OSSIDANTI NH 3 + 1,5 O 2 NO H + + H 2 O IRR FLD IRR La carenza di azoto influenza la comunità batterica azotofissatrice La concimazione azotata influenza la struttura della comunità AMO

7 Studio della comunità microbica associata a riso var. Gladio Comunità batterica totale FLD IRR La presenza della pianta influenza la comunità batterica del suolo il regime di irrigazione influisce sulla comunità batterica associata alle radici

8 Studio della comunità microbica associata a riso var. Gladio AZOTO FISSATORI N 2 + 8H + 2NH 3 + H 2 AMMONIO OSSIDANTI NH 3 + 1,5 O 2 NO H + + H 2 O IRR IRR FLD Il regime idrico ha un effetto sugli azoto fissatori L assenza di concimazione azotata nell irrigazione turnata influenza gli ammonio ossidanti

9 La presenza della pianta di riso influenza le comunità batteriche associate alle radici La concimazione azotata e il regime idrico hanno un effetto sulla diversità dei batteri del suolo e sulle popolazioni implicate nel ciclo dell azoto Questo fenomeno dipende anche da altri fattori: cultivar vegetale, condizioni geoclimatiche e nutrizionali del suolo Sfruttamento delle popolazioni batteriche selezionate dalle radici del riso nelle varie condizioni: Isolamento di ceppi promotori della crescita vegetale

10 Isolamento di batteri dalla comunità coltivabile (E) Endofiti radice (R) Rizobatteri BATTERI con attività ACC deaminasica (ACCd) ATTINOMICETI CAPACI DI ALLEVIARE LO STRESS INDOTTO DA ETILENE ATTIVI NEL CONTROLLO BIOLOGICO 373 BATTERI ISOLATI 200 BATTERI ISOLATI

11 Identificazione filogenetica degli isolati ACCd INTERNO RADICE RIZOSFERA END-N END+N RIZO-N RIZO+N la concimazione influenza la diversità e la distribuzione dei generi batterici

12 Caratterizzazione delle attività biostimolanti e biofertilizzanti in vitro 67% attività PGP multiple 67% produce auxine POTENZIALE BIOSTIMOLANTE 28% aumento biodisponibilità di P e Fe POTENZIALE BIOFERTILIZZANTE La fertilizzazione azotata ha selezionato un maggiore numero di batteri PGP

14 Attività di biocontrollo dei batteri PGP Magnaporthe oryzae perdite di raccolto utilizzo di fungicidi di sintesi ad azione preventiva Saggio di 254 ceppi per attività antagonista sfruttabile per sistemi di biocontrollo a basso impatto ambientale

15 Selezione di batteri con attività di biocontrollo BAT FUNGO

16 Selezione di batteri con attività di biocontrollo % di inibizione 13 ceppi batterici attivi, tra questi 3 isolati presentano attività contro 2 diversi ceppi di M. oryzae

17 Attività PGP correlate al biocontrollo % di isolati con attiviità antagonista L attività antagonista risulta correlata alla capacità di: rilasciare ammoniaca, tossica per le cellule eucariote sequestrare Fe 2+ tramite la sintesi di siderofori produrre enzimi proteolitici

18 Conclusioni e prospettive future La comunità microbica associata alle radici del riso viene influenzata sia dalla pianta sia dalle pratiche agricole 152 ceppi su 373 hanno dimostrato attività di promozione della crescita vegetale, principalmente tramite rilascio di fitormoni e aumento della biodisponibilità del fosfato 6 isolati sono in grado di promuovere la germinazione di riso tramite rilascio di VOC s 3 ceppi su 245 hanno dimostrato attività antagonista contro M. oryzae I ceppi selezionati potrebbero essere sfruttati per migliorare la sostenibilità del sistema agricolo, diminuendo gli apporti di fertilizzanti e fitofarmaci di sintesi

19 Ringraziamenti Progetto BIOGESTECA Prof. Sacchi Dott. Romani Prof. Daffonchio Eleonora Rolli Ramona Marasco DeFENS Prof. Cortesi

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