RICERCA ITALIANA     

Flussi di azoto nel sistema rizosfera-pianta: identificazione dei meccanismi di controllo fisiologici e molecolari attraverso un approccio integrato.

Università degli Studi di Verona

Abstract

Il tema dell’incremento dell’efficienza della nutrizione azotata è di stringente attualità sia nel panorama internazionale che nazionale. A fronte di questa considerazione, e nonostante i notevoli progressi ottenuti nell’ultimo decennio grazie agli approcci molecolari che hanno permesso di decifrare diversi aspetti del fenomeno, le informazioni sugli elementi che possono conferire ad un vegetale maggior efficienza nel processo sono scarse, ed appare evidente la necessità di considerare il sistema suolo-pianta nel suo insieme (Hirel B et al 2007, J Exp Bot 58: 2369). In aggiunta, la considerazione che la fisiologia della nutrizione azotata è “per se” condizionata da caratteristiche intrinseche che ne riducono l’efficienza (Glass ADM 2003, Crit Rev Plant Sci 22: 453) impone la necessità di una analisi comparata fra specie vegetali complessivamente differenziate per questo aspetto.
Assieme a numerosi altri fattori, nell’economia della nutrizione azotata dei vegetali, passaggi chiave in grado di influenzare l’efficienza del processo nel sistema suolo-pianta risultano essere: la disponibilità di nitrato e ammonio alla rizosfera, il trasporto attraverso il plasmalemma delle cellule radicali, l’assimilazione dell’azoto inorganico. Allo scopo di ottenere informazioni su questi punti per una coltura di grande interesse economico quale il mais, il progetto svolgerà una analisi integrata utilizzando due linee pure che si sono dimostrate, in campo, fortemente differenziate per >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Zeno Varanini Università degli Studi di VERONA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il tema dell’incremento dell’efficienza della nutrizione azotata è di stringente attualità sia nel panorama internazionale che nazionale. A fronte di questa considerazione, e nonostante i notevoli progressi ottenuti nell’ultimo decennio grazie agli approcci molecolari che hanno permesso di decifrare diversi aspetti del fenomeno, le informazioni sugli elementi che possono conferire ad un vegetale maggior efficienza nel processo sono scarse, ed appare evidente la necessità di considerare il sistema suolo-pianta nel suo insieme (1). In aggiunta, la considerazione che la fisiologia della nutrizione azotata è “per se” condizionata da caratteristiche intrinseche che ne riducono l’efficienza (2) impone la necessità di una analisi comparata fra specie vegetali complessivamente differenziate per questo aspetto. Sulla base di questa premesse il progetto, considerando una coltura di grande interesse economico quale il mais, si pone come obiettivo generale quello di migliorare le conoscenze sui processi molecolari sottesi ai principali step che determinano i flussi di N nel sistema suolo-pianta e la loro regolazione. A questo scopo verrà svolta una analisi integrata relativa al sistema suolo-pianta di due linee pure di mais che si sono dimostrate differenziate per l’efficienza nella nutrizione azotata se poste in un ambiente agronomico a basso input di fertilizzante azotato. L’obiettivo di questa analisi sarà quello di ottenere informazioni coordinate relativamente al processo di >>>

Risultati parziali attesi

Il principale risultato generale che il programma permetterà di ottenere sarà quello di acquisire nuove conoscenze a livello fisiologico, biochimico e molecolare sul processo della nutrizione azotata. Si ritiene che al termine del progetto i risultati saranno tali da migliorare le conoscenze sui processi molecolari sottesi ai principali step che determinano i flussi di N nel sistema suolo-pianta e la loro regolazione. Queste conoscenze faranno parte di un quadro fortemente integrato che permetterà di mettere in relazione aspetti scientifici che nella grande maggioranza dei casi sono trattatati separatamente. Al contrario, in questo progetto, su di un unico sistema sperimentale convergeranno le attività di gruppi di ricerca di elevata specializzazione nei rispettivi settori, per l’ottenimento di un quadro di risposte coordinate. L’utilizzazione di due linee pure di mais differenziate per il tratto della efficienza nella nutrizione azotata permetterà, attraverso l’analisi comparata dei risultati di ottenere indicazioni sugli elementi che nel sistema suolo-pianta possono conferire ad un vegetale maggior efficienza nel processo della nutrizione azotata.
Per quanto concerne gli obiettivi specifici si ritiene che al termine del biennio di attività:
-sarà caratterizzata la comunità di batteri e Archea nitrificanti nella rizosfera delle linee pure di mais analizzate, e sarà quindi possibile comprendere l’eventuale ruolo delle due linee a diversa efficienza nella >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La disponibilità di N costituisce uno dei fattori che maggiormente condizionano la produttività delle specie coltivate. La necessità di mantenere ed accrescere le rese produttive per sostenere una popolazione mondiale in continua crescita ha fatto si che negli ultimi 50 anni il consumo di fertilizzanti azotati sia aumentato di quasi 10 volte [1]. Nonostante la grande quantità di lavoro scientifico svolto sul tema della dinamica dell'N nel sistema suolo-pianta, è accertato che, almeno per i cereali, l'efficienza d'uso dei fertilizzanti azotati (NUE) è ancora oggi spesso inferiore al 50% [2] con valori, che in diverse situazioni, possono non superare il 35%. Questa situazione genera problemi economici ed ambientali. Le perdite di N in condizioni di campo sono generalmente attribuite a volatilizzazione di NH3 da foglie di piante ricche di N, denitrificazione e percolazione nel suolo dovuta all’incapacità degli apparati radicali di catturare il nutriente. Quest’ultimo aspetto risulta di particolare attualità nella realtà italiana. Il nostro paese dovrà infatti applicare la direttiva 91/676/CEE relativa alla protezione delle acque dall’inquinamento provocato da NO3- proveniente da fonti agricole. La possibilità di ridurre le perdite di N dal suolo attraverso modalità più efficienti di distrubuzione dei concimi azotati (ad esempio applicazioni frazionate che tengano conto delle diverse richieste di nutriente delle colture durante il ciclo vegetativo) risulta di >>>