La microbiologia del suolo ha guadagnato molta attenzione da parte dei ricercatori, perché molti microrganismi hanno potenziale per soddisfare le esigenze dell’agricoltura e degli ecosistemi. La conoscenza dei processi biologici che avvengono nel suolo è essenziale per capire come questi microrganismi possono agire per adattarsi a condizioni ambientali stressanti e contribuire all’agricoltura sostenibile. I microrganismi e le loro relazioni con la microbiologia del suolo sono descritti di seguito.
I procarioti
I batteri eterotrofi possono partecipare al processo di nitrificazione nel suolo. Questi batteri nitrificanti hanno enzimi per ossidare l’ammoniaca a nitrito e nitrato. Tuttavia, questi composti possono anche essere prodotti dall’ossidazione di composti organici azotati (Martikainen 2022). Inoltre, i rizobatteri sono importanti microrganismi associati alla rizosfera, che possono fissare l’azoto e che sono in grado di aumentare la stabilità fisica del suolo (Odelade e Babalola, 2019).
I cianobatteri (Figura 1) sono un gruppo di microrganismi procarioti fotoautotrofi e sono stati trovati in suoli aridi e semiaridi. Molti cianobatteri sono in grado di sintetizzare polisaccaridi durante la crescita cellulare. Studi sulla microbiologia del suolo hanno dimostrato che questi polimeri sono importante per la resistenza allo stress di essiccazione (Rossi e De Philippis, 2015). Inoltre, i polissacharidi migliorano la capacità della cellula di legarsi a substrati solidi e proteggono contro antibiotici, radiazione UV e lisi da altri batteri, dimostrando la sua importanza per l’adattamento di questi microrganismi in ambienti con condizioni di estrema siccità (Rossi et al., 2018). I filamenti di cianobatteri aggregano particelle del suolo e formano strutture chiamate biocroste, che possono essere successivamente colonizzate da licheni e muschi, recuperando i servizi ecosistemici. Le biocroste possono modificare le proprietà fisico-chimiche e contribuire alla ritenzione idrica e alla prevenzione dell’erosione del suolo (Rossi et al., 2017).
La microbiologia del suolo e i funghi
Il suolo contiene un’ampia varietà di forme fungine, tra cui lieviti, funghi filamentosi e macrofunghi ampiamente studiati in microbiologia (Figura 2). I funghi sintetizzano anche polisaccaridi che agiscono come fonte di materiali organici (Erdel et al., 2023). Si trovano anche nella rizosfera e precedenti studi hanno riportato che la sua applicazione nel suolo può aumentare la ritenzione di carbonio organico (Erdel et al., 2023; Odelade e Babalola, 2019). Inoltre, molte specie producono sostanze chimiche che possono essere utilizzate come agenti di controllo biologico (Bizarria et al., 2018), rappresentando un grande interesse biotecnologico per l’agricoltura.
Virus: non meno importanti per la microbiologia del suolo
Un altro microrganismo che fa parte della microbiologia del suolo sono i virus. Le sequenze virali vengono identificate attraverso la metagenomica e riconosciute come importanti per l’ecologia del suolo. La maggior parte dei virus documentati nel suolo sono fagi (virus a DNA a doppio filamento con ospiti batterici), appartenenti alle famiglie Autographiviridae, Herelleviridae, Mimiviridae, Marseilleviridae, Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae e Tectiviridae (Jansson e Wu, 2023). Inoltre, questi autori hanno riferito che il ciclo di vita di questi microrganismi è influenzato dai cambiamenti climatici. Quando la temperatura del suolo aumenta, il virus può passare attraverso il ciclo di vita litico, l’inattivazione o la degradazione. Pertanto, questi microrganismi possono essere indicatori importanti di come il cambiamento climatico influisce sul suolo.
Conclusioni
La microbiologia del suolo è un’ampia area da studiare. Recenti lavori hanno dimostrato che i microrganismi svolgono un ruolo importante in agricoltura, modificando le proprietà del suolo. La ricerca è ancora necessaria per studiare la diversità dei microrganismi e le loro funzioni. Questo studio può portare alla conoscenza dei ruoli ecologici e del potenziale biotecnologico dei microrganismi che potrebbero essere utilizzati per migliorare l’agricoltura e recuperare i servizi ecosistemici.
Fonti
- Bizarria, R.; Moia, I.C.’Montoya, Q.V.; Polezel, D.A.; Rodrigues, A., 2018. Soluble Compounds of Filamentous Fungi Harm the Symbiotic Fungus of Leafcutter Ants. Current Microbiology 75, 1602–1608. https://doi.org/10.1007/s00284-018-1566-1.
- Erdel, E.; Şimşek, U.; Kesimci, T.G., 2023. Effects of Fungi on Soil Organic Carbon and Soil Enzyme Activity under Agricultural and Pasture Land of Eastern Türkiye. Sustainability 15, 1765. https://doi.org/10.3390/su15031765.
- Jansson, J.K.; Wu, R., 2023. Soil viral diversity, ecology and climate change. Nature Reviews Microbiology 21, 296-311. https://doi.org/10.1038/s41579-022-00811-z.
- Martikainen, P. J., 2022. Heterotrophic nitrification – An eternal mystery in the nitrogen cycle. Soil Biology and Biochemistry 168, 108611. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108611.
- Odelade, K.A.; Babalola, O.O., 2019. Bacteria, Fungi and Archaea Domains in Rhizospheric Soil and Their Effects in Enhancing Agricultural Productivity. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16, 3873. https://doi.org/10.3390/ijerph16203873.
- Rossi, F., De Philippis, R., 2015. Role of cyanobacterial exopolysaccharides in phototrophic biofilmsand in complex microbial mats. Life 5, 1218-1238. https://doi.org/10.3390/life5021218.
- Rossi, F., Li, H., Liu, Y., De Philippis, R., 2017. Cyanobacterial inoculation (cyanobacterisation): perspectives for the development of a standardized multifunctional technology for soil fertilization and desertification reversal. Earth-Sci, 171, 28–43. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.05.006.
- Rossi, F., Mugnai, G., De Philippis, R., 2018. Complex role of the polymeric matrix in biological soil crusts. Plant Soil, 429, 19–34. https://doi.org/10.1007/s11104-017-3441-4.
Crediti immagini
- Figura 1: Isabela Calegari Moia
- Figura 2: https://microbiorum.com.br
