Le micorrize: un esempio di interazione positiva tra piante e funghi

Le micorrize: caratteristiche generali

Le micorrize sono simbiosi mutualistiche tra funghi e radici delle piante, ossia una relazione che si basa sullo scambio di nutrienti fondamentali per i due organismi, permettendo così la crescita e lo sviluppo di entrambi. In generale, la pianta fornisce al fungo carbonio organico e il fungo fornisce acqua e sali minerali (principalmente azoto e fosforo) alla pianta. Il costo energetico per sostenere una micorriza è alto e ciò denota la sua importanza per i vegetali, pertanto l’80% delle spermatofite sono micorrizate; anche molte pteritofite e gimnosperme hanno questa simbiosi.

Le micorrize sono molto importanti nelle zone in cui i terreni sono poveri di elementi minerali – o essi sono poco disponibili – per cui il fungo permette alla pianta di ottenere ciò che le serve per la sopravvivenza. Inoltre, durante l’inverno, quando le giornate sono più corte e la luce del sole è quindi, ridotta, le piante producono nessuno o pochi nutrienti e, di conseguenza, dipendono dai funghi per zuccheri, composti azotati e altri nutrienti che i miceti sono in grado di assorbire. Le specie che formano micorrize appartengono alle divisioni Glomeromycota, Ascomycota, Basydiomicota ed alcuni funghi mitosporici.

Ruoli delle micorrize

I benefici che si hanno dalle simbiosi con le micorrize possono essere riassunti nei seguenti punti:

• Promuovere aumento ed accumulo delle sostanze nutritive disponibili per la pianta;
• Favorire il successo riproduttivo;
• Impedire la perdita di nutrienti nel sistema;
• Prendere parte al processo di decomposizione nel terreno;
• Contribuire al miglioramento della struttura del suolo;
• Ridurre la competizione tra specie vegetali;
• Proteggere la pianta da nematodi e funghi patogeni.

Ectomicorrize

Le ectomicorrize sono tipiche degli alberi delle foreste temperate, quali abeti, pini, faggi, querce ed aceri. Le piante possono essere colonizzate da più di un micete e la specie fungina può variare a seconda di stadio fenologico ed età della pianta, oltre alle caratteristiche ambientali. In questo gruppo troviamo Basidiomycota, come Amanita (Figura 1), Boletus, Lactarius, ecc., ma anche Ascomycota, come il Tuber magnatum e T. melanosporum (rispettivamente tartufo bianco e nero). Questi miceti sono tutti micorrizici obbligati, necessitano cioè della pianta per completare il ciclo vitale. Questo tipo di micorriza avvolge solo la parte terminale delle radichette; a occhio nudo si può osservare l’assenza di peli radicali e complesse strutture specifiche a seconda della specie dell’ospite.

A volte il fungo crea il Reticolo di Harting, ovvero ife che avvolgono le cellule degli strati esterni del parenchima corticale, senza però entrare al loro interno. Si è notato che il micelio del simbionte è attirato alla radice grazie alla presenza di zuccheri solubili. Oltretutto i funghi ectomicorrizici rilasciano nel substrato vari metaboliti tra i quali auxine e citochinine. Alcuni generi producono l’enzima proteinasico-acido simile, che permette ai funghi di mobilizzare l’azoto. In questo tipo di micorrize viene assorbito anche il fosforo.

Endomicorrize delle Ericales

Le piante della famiglia delle Ericaceae (ad esempio, Erica e Rododendro) vivono in ambienti dove il pH è acido e l’azoto è carente, per cui la sopravvivenza risulta difficile. Caratteristica comune in questa famiglia è la presenza di un gran numero di radichette. Sono proprio queste ultime ad essere infettate da funghi, come Hymenoscyphus ericae. Questo micete crea un tipo di micorriza chiamata “ericoide”: il fungo avvolge la radice e penetra, attraverso l’epidermide, nelle cellule dei due strati corticali formando un fitto gomitolo, senza ramificarsi.

I funghi degradano lignina e composti fenolici presenti nel suolo per ottenere carbonio ma, rompendo i polimeri, rendono disponibile anche l’azoto all’ospite. La produzione di proteasi da parte del fungo, nonché la sua attività, è determinata dal valore del pH e aiuta la protezione delle proteine della pianta. La micorriza, per di più, aiuta la pianta a resistere all’alluminio (fattore limitante alla colonizzazione di suoli acidi) e ad assumere maggiori quantità di ferro.

Endomicorrize vescicolo-arbuscolari (VAM)

Questo tipo di micorrize sono le più diffuse in natura e sono presenti soprattutto in ambienti dove il fosforo è poco disponibile. I funghi appartenenti a questa categoria sono Glomeromycota, nello specifico i generi più presenti sono Glomus, Acaulospora e Sclerocystis. Il micelio può penetrare nella radice attraverso un apprensorio, un pelo radicale oppure passando tra le cellule degli strati esterni (spesso morte). Queste micorrize sono particolari in quanto, durante la colonizzazione delle cellule, formano due strutture specifiche (Figura 2): gli arbuscoli (minuscoli rami all’interno della cellula nei quali avvengono gli scambi di nutrienti) o le vescicole (rigonfiamenti con funzione di riserva).

Studi hanno dimostrato che questi miceti determinano maggiore accesso al fosforo (derivante da ioni fosfato solubili o fonti più complesse) per la pianta, senza il suo accumulo nella micorriza. Le ife possono funzionare come apparato pilifero ausiliario svolgendo il compito di interconnessione e scambio di sostanze tra le radici dei vari individui.

Endomicorrize delle Orchidee

Nelle Orchidee l’infezione fungina è essenziale per lo sviluppo della pianta, dal seme alle fasi di crescita. I nutrienti per la crescita dell’embrione devono derivare dall’esterno a causa delle scarsissime sostanze nutritive nel seme. Per una trattazione più approfondita di questo argomento rimando al seguente articolo.

Ectoendomicorrize

In questa categoria si distinguono due tipologie:

1. Ectoendomicorrize delle Conifere (Pinus, Larix, Picea) che, macroscopicamente si presentano come ectomicorrize (mantello fungino poco sviluppato e reticolo di Harting), ma microscopicamente si possono osservare le cellule corticali infettate da ife intracellulari;
2. Ectoendomicorrize delle Ericales (Pyrola, Arbutus, Monotropa, Arctostaphylos). In questo caso, il fungo ha un mantello ben sviluppato e le ife crescono tra le cellule epidermiche della radice, producendo il reticolo di Harting e penetrando producono un gomitoli di micelio.

In ultimo, nel caso delle Conifere si tratta principalmente di micorrize appartenenti ai Basidiomycota, invece per le Ericales si tratta di Ascomycota.

Utilizzo delle micorrize in agricoltura

Negli ultimi anni l’utilizzo di micorrize ha trovato ampia applicazione nell’ambito agricolo, sia in campo che in vivaio (Figura 3). Questi funghi determinano un maggior assorbimento di acqua e di nutrienti (da concimazione o presenti nel suolo) rendendo così crescita, vigoria e produttività della pianta migliori. Per di più, avere un apparato radicale più sviluppato permette alla pianta di resistere agli stress idrici e salini, oltre a migliorare le proprietà del suolo. Oltre alla barriera meccanica che si sviluppa attorno alla radice e riduce la possibile entrata di patogeni, alcuni studi hanno mostrato che le micorrize inducono nella pianta una resistenza di tipo sistemico, probabilmente grazie a un “priming“ che rende i tessuti della pianta pronti all’attacco dei patogeni.

In conclusione, una strategia vincente in ambito agricolo è l’introduzione di nuove micorrize in ambienti dove il loro potenziale di inoculo è basso o inefficace per ottimizzare i fattori di produzione.

Beatrice Cavenago

Fonti

• Bonfante P. 2006. Le micorrize. In: Idelson-Gnocchi ed. Microrganismi benefici per le piante. Napoli: Iaccarino M.
• Montecchio L, Motta E, Mutto Accordi S. (2009). “Le ectomicorrize come indicatori di salute delle piante forestali“. Conference Paper, Terzo Congresso Nazionale di Selvicoltura, Gennaio 2009.
• Pasqua G, Abbate G, Forni C. (2011). Botanica generale e diversità vegetale. Piccin.
• Read J.D. (1983). “The biology of mycorrihza in the Ericales“. Canadian Journal of Botany. Vol. 61, No. 3.
• www.agronotizie.imagelinenetwork.com/fertilizzanti/
• www.britannica.com/science/fungus/Reproductive-processes-of-fungi
• www.micorrize.it/effetti-delle-micorrize/
• www.mycorrhizae.com/how-it-works/
• www.science.sciencemag.org/content/367/6480/eaba1223
• www.zooassets.it/le-micorrize/#Ectomicorrize