Un esopolisaccaride

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 21330 (2022) Citare questo articolo

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Una peculiare crescita batterica è stata molto spesso osservata nelle colture tissutali iniziate dalle foglie di Sansevieria trifasciata, una succulenta appartenente alla famiglia delle Asparagaceae. L'isolato ha lasciato tracce di materiale altamente viscoso sulle pareti dei vasi di sospensione o ha sviluppato uno spesso strato su mezzi semisolidi senza avversità nella crescita delle piante. FTIR ha identificato questa sostanza come un polisaccaride extracellulare. Vari test morfologici, biochimici e analisi molecolari utilizzando i geni 16S rRNA, atpD e recA hanno caratterizzato questo isolato JAS1 come un nuovo ceppo di Agrobacterium pusense. La sua crescita mucoidale sui terreni Murashige e Skoog ha prodotto un enorme esopolisaccaride (7252 mg l−1), mentre nell'agar nutriente ha sviluppato solo sciami a crescita rapida. In quanto batterio promotore della crescita delle piante, produce una quantità significativa di acido indolo-3-acetico (86,95 mg l−1), acido gibberellico (172,98 mg l−1), ammoniaca (42,66 µmol ml−1). Inoltre, produce siderofori, deaminasi dell'acido 1-amminociclopropano-1-carbossilico, fissa l'azoto, forma biofilm e solubilizza in modo produttivo i fosfati inorganici del suolo e lo zinco. In vari trattamenti con JAS1, il grano e i ceci hanno prodotto parametri di crescita dei germogli e delle radici significativamente migliorati. Gli effetti PGP di JAS1 hanno migliorato positivamente i parametri di crescita fisiologica delle piante riflettendo incrementi significativi nel contenuto complessivo di clorofilla, carotenoidi, prolina, fenoli, flavonoidi e zucchero. Inoltre, il ceppo isolato ha mantenuto la salute sia delle piante che del suolo sotto un regime intermittente di essiccazione del suolo, probabilmente rispettivamente grazie ai suoi attributi di produzione PGP ed EPS.

Gli endofiti sono organismi che risiedono e colonizzano in vario modo le piante ospiti. Gli endofiti microbici sono entità batteriche e fungine che risiedono all'interno dei tessuti vegetali stabilendo relazioni simbiotiche e non simbiotiche con l'ospite e generalmente non impongono alcuna influenza negativa sulla crescita dell'ospite1,2,3,4. Sebbene studi più recenti abbiano incluso agenti patogeni che seguono stili di vita endofitici5,6, molti altri offrono numerosi benefici per la crescita dell'ospite, soprattutto nella biodisponibilità dei nutrienti minerali e nella protezione da fattori di stress abiotici e biotici7. Molti endofiti offrono anche biorisorse chiave per prodotti e processi rilevanti dal punto di vista agricolo, medicinale e industriale8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18. I rizobatteri comprendono vari gruppi di batteri presenti nel suolo che influiscono positivamente e/o negativamente sulla crescita delle piante. I rizobatteri che promuovono la crescita delle piante (PGPR) stabiliscono associazioni rizosferiche e/o endofitiche con piante che si manifestano bene in alcune con la formazione di noduli radicali nelle leguminose dove aiutano le piante a fissare l'azoto atmosferico in ammoniaca. La nodulazione delle radici, tuttavia, non è una necessità poiché molti di questi batteri colonizzano all'interno della foglia, del fusto, della radice e persino dei semi di molti legumi e non legumi19,20. Le proprietà PGP degli endofiti sono comprese nella loro capacità di solubilizzare i minerali del suolo, nell'attività della deaminasi dell'1-amminociclopropano-1-carbossilato (ACC), nella produzione di siderofori, nella sintesi di auxina, ecc.21,22. È noto che alcuni microbi fabbricano e rilasciano, oltre ad altri bioattivi, alcuni biopolimeri di carboidrati da basso ad alto peso molecolare chiamati polisaccaridi extracellulari (EPS). Nei batteri associati alle piante, le secrezioni di EPS migliorano (i) la loro interazione/adesione, movimento e colocalizzazione all'interno dei sistemi vegetali formando biofilm; (ii) capacità di ritenzione idrica del suolo e della radice dell'ospite e (iii) nonché di usufruire di altri numerosi vantaggi, vale a dire la protezione dell'ospite da agenti patogeni, la segnalazione del substrato/nutrienti e possibilmente anche l'acclimatazione delle piante agli stimoli ambientali e così via21 ,23. Molte secrezioni batteriche di EPS sono state tradotte in una serie di applicazioni commerciali alimentari, agricole, biomediche e cosmetiche con un valore di mercato crescente24,25,26,27,28.