Le radici, spesso ignorate perché invisibili, sono in realtà il motore nascosto della vita delle piante. Attraverso una straordinaria capacità di percepire e dialogare con il suolo, regolano l’assorbimento di acqua e nutrienti, garantendo stabilità e sopravvivenza anche in condizioni ambientali difficili. La loro plasticità le rende protagoniste nell’adattamento agli stress imposti dal cambiamento climatico, dall’aridità alla scarsità di nutrienti. Oggi la ricerca riscopre la biodiversità radicale come una leva strategica per colture più resilienti ed efficienti. Una vera e propria rivoluzione verde che parte dal sottosuolo.
Le radici sono gli organi specializzati nell’acquisizione di acqua e nutrienti, determinano la stabilità meccanica della pianta attraverso funzioni di ancoraggio e contribuiscono a regolare i cicli bio-geo-chimici del suolo. Sono spesso definite la metà nascosta della pianta, non possiamo infatti osservare la loro dinamica di crescita e di sviluppo come avviene per le strutture epigee, ma sappiamo che sono al centro di una fitta e complessa rete di interazioni all’interno del sistema suolo. La radice “sente” e “comunica” con l’ambiente in cui cresce mediante stimoli chimici, meccanici, elettrici. Attraverso la loro eccezionale plasticità di forma e funzione, le radici contribuiscono ad aumentare l’efficienza di acquisizione di acqua e nutrienti delle colture adattandosi all’ambiente circostante.
Questa adattabilità diventa cruciale nella prospettiva in cui acqua e nutrienti sono risorse rese sempre più scarse e preziose dall’impatto causato dal cambiamento climatico. Ad esempio, radici molto profonde possono consentire alla pianta di sopravvivere durante periodi di stress idrico, attingendo a riserve idriche inutilizzate, o facendo un uso “parsimonioso” della poca acqua disponibile, modulando la loro conducibilità idraulica. La radice è in grado di modificare la chimica della rizosfera (NdR. porzione di suolo immediatamente attorno alle radici, dove avvengono intensi scambi chimici e biologici tra pianta, microrganismi e terreno) e di migliorare la disponibilità di alcuni elementi nutritivi come il fosforo e l’azoto.
La ricerca sugli apparati radicali, come strumento per l’aumento dell’efficienza di acquisizione delle risorse, è sempre più importante, tanto da essere definita “la nuova rivoluzione verde”.
La resilienza delle piante, ossia la loro capacità di resistere e adattarsi alle avversità, dipende in larga parte dalla loro ricchezza genetica e biodiversità. Anche le radici con la loro biodiversità possono contribuire alla sostenibilità in agricoltura.
Al consolidato filone di ricerca sul miglioramento genetico delle colture destinate all’alimentazione animale, il CREA-ZA affianca nuove attività di ricerca sulla biodiversità degli apparati radicali (box autori) :
- Nel Progetto Horizon Europe INTERCROPVALUES, ha svolto una attività di caratterizzazione del comportamento radicale del lupino in consociazione con cereali, mettendo a punto tecniche rapide e a basso costo per l’osservazione dell’accrescimento delle radici.
Progetto H2020 IntercropVALUES (Developing intercropping for agrifood value chains and ecosystem services delivery in Europe and Southern Countries)
- Obiettivi:
- Valutare i benefici della consociazione colturale per sviluppare sistemi agricoli produttivi, diversificati, resilienti e sostenibili.
- Integrare conoscenze scientifiche, modellizzazione e analisi delle opportunità e criticità delle consociazioni.
- Favorire soluzioni agronomiche accettabili per agricoltori e filiere agroalimentari.
- Contributo specifico del CREA-ZA:
- Studio delle consociazioni di leguminose da granella con cereali.
- Analisi delle interazioni tra genotipi delle specie (G x G), ambiente (E) e pratiche agronomiche (M).
- Prove sperimentali in campo e in rhizobox per identificare ideotipi di leguminose ottimali e definire la gestione più efficiente delle consociazioni.
- 27 Partners: fra i quali : CIRAD – Centre de la Recherche Agronomique pour le Développement (Coordinatore); INRAE; Swedish University of Agricultural Sciences (SLU); Scotland’s Rural College (SRUC); University of Kassel; Katholieke Universiteit Leuven; CREA – ZA (Lodi).
- Nel Progetto PRIN POLYPLOIDBREEDING, conduce osservazioni e misurazioni delle radici di frumento alla ricerca di tratti adattativi per la tolleranza agli stress abiotici.
Progetto PRIN POLYPLOIDBREEDING 4.0 (Expanding the toolbox for cereal breeding: high-throughput genomics, 2D-3D phenomics and artificial intelligence for breeding with increasing genome complexity, from barley to durum and bread wheat)
- Obiettivi:
- Sviluppare nuovi strumenti di breeding 4.0 per cereali usando genomica, fenomica 2D–3D e intelligenza artificiale.
- Applicare approcci multiomici e modelli di machine/deep learning su orzo (Hordeum vulgare), frumento duro (Triticum durum) e frumento tenero (T. aestivum).
- Migliorare efficienza e precisione del miglioramento genetico, colmando il divario tra specie diploidi e poliploidi.
- Partners:
CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche (Coordinatore); Università di Bologna; CREA-ZA (Lodi); CREA-GB; SIS – Società Italiana Sementi S.p.A.
- Contributo specifico del CREA-ZA:
- Applicazione di competenze in bioinformatica, biostatistica, data science e deep learning.
- Analisi di dati genomici e fenomici ad alta complessità per supportare il breeding dei cereali.
- Nel Progetto PSR PROTEAGRI ha avuto tra gli obiettivi lo studio della diversità radicale in genotipi moderni e antichi di pisello proteico per la tolleranza allo stress idrico.
Progetto PSR PROTEAGRI Tecnologie per la riduzione del gap proteico in sistemi agricoli destinati all’alimentazione umana e animale
- Obiettivi:
- Affrontare il “gap proteico” nei sistemi agricoli erbacei lucani (cereali e foraggi).
- Sviluppare soluzioni innovative per aumentare il contenuto proteico riducendo l’impatto ambientale.
- Migliorare la competitività delle imprese agricole e integrare ricerca e filiere produttive.
- Partners:
La Generale (Coordinatore); Regione Basilicata; CREA – Politiche e Bioeconomia (PB); CREA – Zootecnia e Acquacoltura (ZA); CNR – IBBR; CON.PRO.BIO Lucano; Università della Basilicata; ENEA – Centro Ricerche Trisaia.
- Contributo specifico del CREA-ZA (Bella):
- Coordinamento, gestione e monitoraggio del WP1.
- Coordinamento del WP5 “Leguminose per la riduzione del gap proteico”.
- Fenotipizzazione di materiali genetici innovativi, con particolare attenzione all’apparato radicale delle colture proteiche.
I risultati fin qui ottenuti ci hanno permesso di apprezzare la ricchezza di forma e funzione degli organi sotterranei delle piante coltivate: una complessità probabilmente all’origine alla famosa ipotesi di Darwin della “radice-cervello”, secondo la quale gli apici radicali costituiscono una sorta di cervello diffuso della pianta.
Abbiamo osservato la plasticità delle strutture radicali in risposta alla consociazione (Fig. 1) e allo stress idrico (Fig. 3). Abbiamo, inoltre, osservato come alcuni genotipi possiedano una diversa abilità di conquistare l’ambiente ipogeo con diverso ritmo di crescita (Fig. 2).
La ricchezza genetica delle radici, ampia e largamente inesplorata, può essere valorizzata come elemento di strategia agronomica. Radici più “intelligenti” possono aiutarci a migliorare la competitività e l’adattabilità della pianta per una intensificazione sempre più sostenibile dei sistemi colturali.
Ricercatrice CREA Centro Zootecnia e Acquacoltura di Biella
Dirigente di Ricerca CREA Centro Zootecnia e Acquacoltura di Lodi
Ricercatrice CREA Centro Zootecnia e Acquacoltura di Lodi
#Lafrase: “Crediamo che non ci sia nelle piante un struttura più meravigliosa, per ciò che concerne le funzioni, di un apice radicale” (C. Darwin)
