Blog ANR Coltivare cereali con meno fertilizzanti

Pubblicato il: 5 agosto 2022 I ricercatori dell'Università della California, a Davis, hanno trovato un modo per ridurre la quantità di fertilizzanti azotati necessari per coltivare colture di cereali. La scoperta potrebbe far risparmiare agli agricoltori negli Stati Uniti miliardi di dollari all'anno in costi di fertilizzanti, beneficiando anche l'ambiente. La ricerca esce dal laboratorio di Eduardo Blumwald, un illustre professore di scienze vegetali, che ha trovato un nuovo percorso per i cereali per catturare l'azoto di cui hanno bisogno per crescere.
La scoperta potrebbe anche aiutare l'ambiente riducendo l'inquinamento da azoto, che può portare a risorse idriche contaminate, aumento delle emissioni di gas serra e problemi di salute umana. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Plant Biotechnology. L'azoto è fondamentale per la crescita delle piante e le operazioni agricole dipendono dai fertilizzanti chimici per aumentare la produttività.
Ma gran parte di ciò che viene applicato viene perso, filtrando nel suolo e nelle falde acquifere. La ricerca di Blumwald potrebbe creare un'alternativa sostenibile. "I fertilizzanti azotati sono molto, molto costosi", ha affermato Blumwald.
"Tutto ciò che puoi fare per eliminare quel costo è importante. Il problema sono i soldi da una parte, ma ci sono anche gli effetti dannosi dell'azoto sull'ambiente". La ricerca di Blumwald è incentrata sull'aumento della conversione dell'azoto gassoso nell'aria in ammonio da parte dei batteri del suolo, un processo noto come fissazione dell'azoto.
Legumi come arachidi e semi di soia hanno noduli radicali che possono utilizzare batteri che fissano l'azoto per fornire ammonio alle piante. Le piante di cereali come il riso e il grano non hanno questa capacità e devono fare affidamento sull'assunzione di azoto inorganico, come ammoniaca e nitrato, dai fertilizzanti nel terreno. "Se una pianta è in grado di produrre sostanze chimiche che fanno sì che i batteri del suolo fissino l'azoto atmosferico, potremmo modificare le piante per produrre più di queste sostanze chimiche", ha affermato Blumwald.
"Queste sostanze chimiche indurranno la fissazione batterica dell'azoto nel suolo e le piante utilizzeranno il ammonio formato, riducendo la quantità di fertilizzante utilizzato. Il team di Blumwald ha utilizzato lo screening chimico e la genomica per identificare i composti nelle piante di riso che miglioravano l'attività di fissazione dell'azoto dei batteri. Quindi hanno identificato i percorsi che generano le sostanze chimiche e hanno utilizzato la tecnologia di editing genetico per aumentare la produzione di composti che stimolavano la formazione di biofilm.
Quei biofilm contengono batteri che migliorano la conversione dell'azoto. Di conseguenza, l'attività di fissazione dell'azoto dei batteri è aumentata, così come la quantità di ammonio nel terreno per le piante. "Le piante sono incredibili fabbriche chimiche", ha affermato.
"Quello che potrebbe fare è fornire una pratica agricola alternativa sostenibile che riduca l'uso eccessivo di fertilizzanti azotati". Il percorso potrebbe essere utilizzato anche da altre piante. Una domanda di brevetto sulla tecnica è stata depositata dall'Università della California ed è in attesa di registrazione.
Dawei Yan, Hiromi Tajima, Howard-Yana Shapiro, Reedmond Fong e Javier Ottaviani della UC Davis hanno contribuito al documento di ricerca, così come Lauren Cline della Bayer Crop Science. Ottaviani è anche ricercatore associato a Mars Edge. La ricerca è stata finanziata dal Will W.
Lester Endowment. Bayer Crop Science sta supportando ulteriori ricerche sull'argomento. Nota del redattore: Blumwald è affiliato con UC Agriculture and Natural Resources attraverso la Agricultural Experiment Station presso UC Davis.
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