Vegetali e Batteri: una coabitazione interessante


    Simbiosi tra piante e batteri

    L'assimilazione dell'azoto è un processo essenziale per la crescita e il corretto sviluppo delle piante.

    Questo fatto sottolinea tutta l'importanza della simbiosi che le leguminose (erba medica, soia, trifoglio, fagiolo, arachide, etc.) sono in grado di stabilire con specifici batteri del suolo, i rizobi.

    Caratteristiche della Simbiosi

    La simbiosi comporta la formazione di organi radicali caratteristici, i noduli, all'interno dei quali i rizobi trasformano l'azoto dell'atmosfera (azoto libero, N2), che le piante non possono assimilare, in azoto ammoniacale (NH4), utile per la nutrizione azotata vegetale.

    Fissazione dell’azoto

    Questo processo è definito fissazione simbiotica dell'azoto.

    Le cellule vegetali, come tutte le cellule eucariotiche, non sono in grado di compiere questa trasformazione, ma le leguminose hanno intrapreso un efficace cammino evolutivo: esse reclutano i rizobi (ogni leguminosa ha il suo partner batterico specifico) perché fissino l'azoto in cambio di energia derivata dalla fotosintesi.

    La fissazione dell'azoto per simbiosi è senza dubbio un processo cruciale nel ciclo totale dell'azoto dato che sembra essere responsabile del 50% dell'azoto fissato ogni anno da parte di organismi viventi.

    Si tratta di un'autentica collaborazione che comincia con uno scambio di segnali chimici tra pianta e batterio e che comporta per entrambi i partner simbiotici importanti modificazioni.

    In seguito all'iniziale adesione dei batteri ai peli radicali della pianta, quest'ultimi subiscono una curvatura ad uncino a cui segue la dissoluzione localizzata della parete che permette la penetrazione dei batteri all'interno della radice.

    È nella zona corticale che i batteri inducono nelle cellule vegetali delle modificazioni mitotiche che portano, mediante proliferazione cellulare, alla formazione del nodulo.

    A loro volta i batteri si trasformano in batteroidi, più grandi e finalmente in grado di fissare l'azoto.

    Di fatto molteplici aspetti devono ancora essere chiariti: ad esempio, come possono i rizobi silenziare il sistema di difesa della pianta?

    Perchè fissano l'azoto a profitto del metabolismo della pianta piuttosto che del proprio?

    Quali sono in dettaglio i meccanismi molecolari che stanno alla base della nodulazione?

    Recentemente un nuovo importante contributo è stato dato dal lavoro di un'equipe internazionale che ha ultimato la sequenza del genoma di Sinorhizobium meliloti (1), il partner simbiotico dell'erba medica (Medicago sativa) e, fatto importantissimo, anche di Medicago truncatula, la pianta che per la taglia ridotta del suo genoma, per la facilità di manipolazione e per le caratteristiche riproduttive (autoimpollinazione e un intervallo solo di 10-12 settimane da seme a seme) è stata scelta come pianta modello per lo studio delle leguminose.

    Sitografia

    Sinorhizobium meliloti genome - Dr. Sharon R. Long and colleagues Dept. of Biological Sciences at Stanford and DNA Sequencing & Technology Center at Stanford http://cmgm.stanford.edu/~mbarnett/genome.htm

    Sinorhizobium meliloti strain 1021 Genome Project http://bioinfo.genopole-toulouse.prd.fr/annotation/iANT/bacteria/rhime/

    Sinorhizobium meliloti 1021 Genome Page - The institute for Genomic Research http://cmr.tigr.org/tigr-scripts/CMR/GenomePage.cgi?org=ntsm01



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