L’impatto del marciume radicale del ciliegio sul metabolismo ed il microbioma

Il marciume radicale è una delle principali patologie che colpiscono il ciliegio, e causa ingenti danni economici. Questa malattia, correlata alla presenza di funghi patogeni come Ilyonectria, Cylindrocarpon e Fusarium, compromette la salute delle radici, riducendo la capacità della pianta di assorbire nutrienti e acqua. I sintomi più evidenti includono: crescita stentata, foglie ingiallite e una drastica diminuzione della produzione.

Un recente studio ha analizzato approfonditamente gli effetti del marciume radicale sul metabolismo della pianta, sulle proprietà chimico-fisiche del suolo e sulla composizione del microbioma delle radici e della rizosfera. I risultati mostrano che il marciume radicale non è solo una malattia isolata, ma una condizione che altera l'intero sistema.

Le piante affette da questa patologia mostrano significative alterazioni fisiologiche. I ricercatori hanno registrato una diminuzione dell'altezza degli alberi, dell'area fogliare del contenuto di clorofilla, tutti indicatori di una fotosintesi compromessa e conseguente sviluppo vegetativo ridotto.

Allo stesso tempo, si osservano livelli elevati di prolina e perossido di idrogeno (H2O2), segnali tipici di stress ossidativo e risposta immunitaria della pianta. Questi cambiamenti mostrano lo sforzo dell’albero nel contrastare l’infezione, ma evidenziano anche i suoi limiti nel gestire un’aggressione patogena prolungata.

Dal punto di vista del suolo, il marciume radicale ne modifica le proprietà chimiche, riducendo i livelli di azoto totale e aumentando la conducibilità elettrica e l'umidità. Queste condizioni possono favorire lo sviluppo di microrganismi patogeni e peggiorare le condizioni per il microbioma benefico.

Immagine 1: Effetti della malattia del marciume radicale sul microbioma e sui metaboliti delle radici e del suolo della rizosfera del ciliegio dolce.

Un aspetto chiave emerso dallo studio è la trasformazione che subisce il microbioma del suolo e della rizosfera. Nei ciliegi sani, predominano batteri benefici come gli Actinobacteriota e funghi del genere Mortierella, noti per le loro proprietà antagoniste nei confronti dei patogeni del marciume.

Invece, nei ciliegi affetti da marciume radicale, si registra un aumento di funghi patogeni e batteri come Bacillus, che, sebbene talvolta utili, possono indicare una risposta di emergenza da parte della pianta, al fine di reclutare aiuti da altri microrganismi. Questo squilibrio del microbioma rappresenta un ulteriore elemento di vulnerabilità.

Il metabolismo della pianta subisce profondi cambiamenti. Nelle radici malate, si rileva una diminuzione significativa di metaboliti essenziali, come i fenilpropanoidi, i polichetoni, i lipidi e i composti ossigenati organici. Questi composti svolgono un ruolo fondamentale nella crescita e nella difesa immunitaria della pianta, partecipando alla produzione di lignina e alla segnalazione di stress.

Anche nella rizosfera, il profilo metabolico cambia: si osservano alterazioni nei composti benzenoidi e nelle molecole organiche volatili, questi possono influenzare le interazioni tra la pianta ed i microrganismi.

Immagine 2: Correlazione di funghi, batteri e composizione dei metaboliti con l'ambiente del suolo della rizosfera e i fattori fisiologici della pianta nella radice (A) e nel suolo della rizosfera (B). Confronti a coppie tra i fattori ambientali del suolo della rizosfera e i fattori fisiologici delle piante con un gradiente di colore che indica il coefficiente di correlazione di Spearman. I gruppi tassonomici (funghi, batteri e metaboliti) sono stati correlati a ciascun fattore ambientale del suolo della rizosfera e ai fattori fisiologici delle piante, come determinato dal test di Mantel. L'ampiezza dei bordi corrisponde alla statistica r di Mantel per le corrispondenti correlazioni di distanza. Il colore dei bordi rappresenta il livello di significatività P.

L’azoto ammoniacale (NH4+), invece, gioca un ruolo importante, influenzando il livello di metaboliti correlati a batteri benefici. La pianta utilizza questi metaboliti, come i flavonoidi, per attrarre batteri fissatori di azoto, migliorando così la propria capacità di risposta agli stress.

Lo studio evidenzia come il marciume radicale non colpisca solo le radici, ma modifichi l’intero sistema pianta-suolo. Intervenire su questa complessa rete di interazioni potrebbe aprire nuove prospettive per controllare la malattia. Strategie mirate, come il potenziamento dei microrganismi benefici o il miglioramento delle condizioni del suolo, potrebbero ridurre l’impatto del marciume radicale nel ciliegio, migliorando la coltivazione.

Fonte: Chen, X., Zhang, N., Zheng, Z., Yu, H., Wu, Y., & Shi, F. (2024). Effects of root rot disease on the microbiome and metabolites in roots and rhizosphere soil of sweet cherry. Scientia Horticulturae, 338, 113734. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113734.
Immagine: Xiaoxia Chen et al, 2024.

Andrea Giovannini
Università di Bologna (IT)

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