I ricercatori hanno dimostrato una tecnica per incapsulare con successo i batteri che possono quindi essere conservati e applicati alle piante per migliorare la crescita delle piante e proteggere da parassiti e agenti patogeni. La tecnica apre le porte alla creazione di una vasta gamma di applicazioni di colture che consentono agli agricoltori di utilizzare questi batteri benefici in combinazione con gli agrochimici.
“Molti dei batteri benefici che conosciamo sono abbastanza fragili, rendendo difficile incorporarli in prodotti pratici e stabili degli scaffali che possono essere applicati alle radici o alle foglie delle piante”, afferma John Cheadle, autore di un articolo sul lavoro e un dottorato di ricerca. Studente alla North Carolina State University. “La tecnica che dimostriamo qui stabilizza essenzialmente questi batteri, consentendo di sviluppare probiotici personalizzati per le piante.”
In questione sono i batteri che promuovono la crescita delle piante (PGPB), che sono microbi a beneficio della salute e della crescita delle piante, aiutando le piante a estrarre i nutrienti dall’ambiente e proteggerli da parassiti o agenti patogeni.
“Una sfida di lunga data per l’uso di questi batteri è stata che se hai cercato di elaborare un’unica applicazione che li ha combinati con agrochimici, come pesticidi o fertilizzanti, i batteri morivano”, afferma Saad Khan, autoreplicante autore del documento e del professore di ingegneria chimica e biomolecolare nello stato della NC. “Volevamo sviluppare una soluzione che consentiva di utilizzare i batteri in combinazione con sostanze chimiche già in uso diffuso dai coltivatori.”
“Allo stesso modo, un microbioma vegetale sano consente alle piante di fare un uso migliore dei nutrienti disponibili nel suolo e più resistente agli agenti patogeni”, afferma Tahira Pirzada, autore di coordinamento e studioso di ricerca nello stato NC. “Ciò può consentire ai coltivatori di utilizzare meno fertilizzanti e pesticidi senza danneggiare la produzione di colture.”
La nuova tecnica ruota attorno a un’emulsione su misura, con solo una manciata di ingredienti. Una parte dell’emulsione è costituita da una soluzione salina che contiene PGPB. Per la dimostrazione di prova del concetto, i ricercatori hanno usato i batteri Pseudomonas simiae E Azospirillum Brasilense. P. Simiae funge da biopesticida promuovendo la resistenza ai patogeni; A. Brasilense Agisce come biofertilizzante fissando l’azoto.
La seconda parte dell’emulsione è costituita da un olio biodegradabile e un polimero biodegradabile derivato dalla cellulosa. Il polimero può essere caricato con ingredienti attivi agrochimici, il che significa che l’emulsione può incorporare questi ingredienti senza fare affidamento su solventi organici dannosi per l’ambiente, che sono generalmente utilizzati nelle formulazioni di pesticidi.
Quando le due parti dell’emulsione vengono mescolate insieme, l’olio viene suddiviso in goccioline che vengono distribuite in tutta la soluzione salina. Il polimero di cellulosa si attacca alla superficie di queste goccioline, impedendo alle goccioline di fondersi insieme.
In sostanza, l’emulsione è un condimento per insalata con le gocce di olio tenute in sospensione durante la soluzione salina. In termini pratici, ciò consentirebbe di applicare contemporaneamente i PBPGS con gli agrochimici usando la stessa emulsione.
Per vedere quanto bene ha funzionato l’emulsione, i ricercatori hanno fatto due test.
Innanzitutto, i ricercatori hanno confrontato la sopravvivenza dei PBPG nell’emulsione alla sopravvivenza dei PBPG nella sola soluzione salina. I campioni di ciascuno sono stati conservati a temperatura ambiente. Dopo quattro settimane, la popolazione di P. Simiae Nell’emulsione era superiore del 200% rispetto alla popolazione in soluzione salina; la popolazione di A. Brasilense Nell’emulsione era superiore del 500%.
In secondo luogo, i ricercatori volevano vedere come avrebbero funzionato i pesticidi quando sono stati incorporati nell’emulsione. Per questo, i ricercatori hanno incorporato il pesticida fluopiramma nell’emulsione. Hanno anche aggiunto fluopiramma alla soluzione salina da sola. I ricercatori hanno quindi introdotto C. elegans I nematodi – che fungono da proxy per i parassiti – nell’emulsione e nella soluzione salina.
“Non a caso, la soluzione di pesticidi nella soluzione salina ha ucciso il parassita molto rapidamente-tutti i parassiti sono stati uccisi entro un’ora”, afferma Mariam Sohail, autore di un dottorato di dottorato e un recente dottorato di ricerca. laureato dal NC State. “L’emulsione ha funzionato più gradualmente, uccidendo il 95% dei parassiti entro 72 ore. Questo è prezioso da sapere, poiché suggerisce che la nostra tecnica potrebbe essere utilizzata strategicamente per fornire protezione sostenuta contro parassiti o patogeni specifici.
“Alla fine, abbiamo scoperto che la nostra tecnica ci consente di incorporare più ingredienti attivi in un singolo sistema di consegna e consente ai PGPB di sopravvivere e prosperare”, afferma Sohail.
“Abbiamo anche dimostrato che l’emulsione ha migliorato la sopravvivenza e il successo riproduttivo di questi batteri quando applicati al suolo, rispetto all’applicazione dei batteri al suolo senza l’emulsione”, afferma Cheadle.
“I prossimi passi coinvolgeranno test in serra e, in seguito, microplot”, afferma Khan. “Probabilmente vorremmo valutare diversi PGPB e altri ingredienti attivi per vedere come si esibiscono con diverse specie di piante mirate.”
Questo lavoro è stato finanziato in parte dalla Global One Health Academy presso la North Carolina State University.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
