Le micorrize sono probabilmente la simbiosi biologica più importante e più diffusa della Terra. Si stima che il 90% delle specie di piante terrestri formi micorrize con almeno una specie di fungo. La simbiosi micorrizica si è evoluta circa 450 milioni di anni fa, contemporaneamente alla colonizzazione della terra ferma da parte delle piante: è stata ipotizzato che senza i funghi micorrizici, le piante non sarebbero mai riuscite a colonizzare il suolo terrestre primitivo povero di nutrienti. Oggi, la biomassa fungina nei suoli agricoli e forestali supera la biomassa di tutti gli animali terrestri combinata.

I tipi principali di micorrize

Le micorrize si dividono in due grandi categorie in base alla struttura dell'associazione: Micorrize arbuscolari (AM o AMF: Arbuscular Mycorrhizal Fungi): il tipo più diffuso, presente nell'80% circa delle piante terrestri (cereali, legumi, la maggior parte delle piante da fiore, molte specie forestali tropicali). I funghi AM appartengono al phylum Glomeromycota. Caratteristica: le ife fungine penetrano all'interno delle cellule radicali della pianta, formando strutture ramificate chiamate arbuscoli (da cui il nome) che sono il sito principale di scambio di nutrienti tra fungo e pianta. Non formano un mantello visibile attorno alla radice. Non si ripro ducono sessualmente (si sono evoluti senza sesso da 450 milioni di anni). Micorrize ectomicorriziche (ECM): presenti principalmente nelle foreste temperate e boreali, associate con conifere (pino, abete, larice) e alcune latifoglie (quercia, faggio, betulla, nocciolo, pioppo). I funghi ECM appartengono principalmente ai phyla Basidiomycota e Ascomycota: includono molti funghi commestibili (porcini, tartufi, finferli, ovoli). Caratteristica: le ife fungine avvolgono l'esterno della radice formando un mantello (guaina esterna visibile a occhio nudo come un morbido rivestimento delle radici). Non penetrano nelle cellule radicali: lo scambio avviene nello spazio intercellulare (la rete di Hartig). Producono corpi fruttiferi (funghi sopra-suolo) per la riproduzione sessuale. Micorrize orchidacee (OM): specifiche per le orchidee. Le orchidee dipendono totalmente dai funghi per la germinazione (i semi delle orchidee non hanno riserve nutritive: devono essere colonizzati da funghi per germinare) e spesso per tutta la vita. La relazione è spesso parassitaria verso il fungo (l'orchidea prende senza dare molto in cambio).

Come funziona lo scambio nella simbiosi micorrizica

Lo scambio fungo-pianta è il cuore della simbiosi micorrizica. Cosa fornisce il fungo alla pianta: fosforo inorganico (Pi): il nutriente principale fornito dai funghi. Il fosforo è poco mobile nel suolo (si lega alle particelle di argilla e non diffonde facilmente verso le radici). Le ife fungine, per la loro finezza, raggiungono micropori del suolo inaccessibili alle radici e captano il fosforo che entra poi nella pianta attraverso proteine trasportatrici specifiche (PT proteins) nell'interfaccia arbuscolo-cellula. Azoto: in alcuni tipi di simbiosi (specialmente nelle ECM boreeali), il fungo fornisce anche azoto organico (amminoacidi) che non è accessibile direttamente alle piante. Acqua: le ife idrofile aumentano enormemente la capacità di assorbimento idrico della pianta, specialmente nei periodi di stress idrico. Micronutrienti: zinco, rame, ferro in forme biodisponibili. Protezione da patogeni: alcune micorrize producono composti antimicrobici che proteggono le radici dai patogeni del suolo. Cosa fornisce la pianta al fungo: carboidrati (zuccheri): principalmente saccarosio e glucosio prodotti dalla fotosintesi. I funghi micorrizici sono eterotrofi obbligati (non possono fare fotosintesi): dipendono completamente dalla pianta per la loro energia. La pianta trasferisce il 10-30% della sua produzione fotosintetica netta al fungo. È un "costo" significativo, compensato dai benefici in termini di assorbimento di nutrienti. Lipidi (nelle AM): recente scoperta (2017, Jiang et al., Science): le piante con AM trasferiscono ai funghi anche lipidi (acidi grassi), non solo zuccheri. I funghi AM non possono sintetizzare acidi grassi da soli: dipendono dalla pianta. Questa scoperta ha chiarito perché le AM non crescono senza la pianta ospite.

Le micorrize nell'agricoltura: il potenziale inutilizzato

Le pratiche agricole convenzionali danneggiano gravemente le micorrize: l'aratura profonda distrugge le reti di ife, i fungicidi uccidono i funghi micorrizici, l'eccesso di fosforo e azoto chimico riduce la dipendenza della pianta dai funghi (la pianta "licenzia" il fungo quando ha nutrienti sufficienti dal fertilizzante). Il risultato: nelle terre arabili intensive, il contenuto di funghi micorrizici è ridotto del 50-90% rispetto alle foreste o ai prati naturali. Le conseguenze: maggiore dipendenza dai fertilizzanti chimici (senza fungi, le piante assorbono meno nutrienti dal suolo), minore resistenza alla siccità (senza ife, meno assorbimento idrico), maggiore vulnerabilità ai patogeni. Come ripristinare le micorrize in agricoltura: inoculanti micorrizici commerciali: formulazioni di spore di funghi AM o di funghi ECM applicabili ai semi, alle radici delle piantine o al suolo durante la semina. Disponibili da aziende come Symbiom, Inocucor, Mycorrhizal Applications. Dimostrata efficacia nella riduzione del fabbisogno di fertilizzanti fosfatici fino al 30-50% nelle colture inoculate. Agricoltura no-till o minimum tillage: ridurre l'aratura conserva le reti di ife già presenti nel suolo. Rotazioni con legumi (la soia, i ceci, i fagioli hanno alta dipendenza dalle AM) mantengono il pool di funghi micorrizici nel suolo. Copertura del suolo (cover crops): mantenere una copertura vegetale tutto l'anno (anche dopo la raccolta) con piante che formano micorrize preserva le reti fungine durante l'inverno.

Il tartufo: la micorriza più preziosa del mondo

Il tartufo (Tuber spp.) è un fungo ectomicorrizico il cui corpo fruttifero ipogeo (che cresce sottoterra invece che sopra il suolo come i normali funghi) è il prodotto alimentare più costoso al mondo per peso. Il tartufo bianco pregiato (Tuber magnatum Pico), tipico dell'Appennino centro-settentrionale italiano (Alba, Acqualagna, San Miniato), può raggiungere prezzi di 3.000-5.000 euro al chilogrammo. Il tartufo nero pregiato (Tuber melanosporum), tipico dell'Umbria e del Périgord francese, vale 500-1.500 euro al chilogrammo. Il ciclo biologico del tartufo e la micorriza: il tartufo vive in simbiosi con alcune specie di alberi (nocciolo, rovere, roverella, pioppo, tiglio per il bianco; roverella, cerro, leccio per il nero) attraverso le ectomicorrize. Il corpo fruttifero sotterraneo produce spore che vengono disperse da animali che lo mangiano (cinghiali, volpi, tassi, e il cane da tartufo per l'uomo). Il profumo del tartufo maturo è lo strumento di dispersione. La tartufaia coltivata: è possibile "piantare" tartufi inoculando le radici delle piante ospiti con le spore del tartufo al momento del trapianto in vivai specializzati. Le piantine "tartufigene" vengono poi piantate in terreni adatti. La prima produzione di tartufi si ottiene tipicamente dopo 5-15 anni dal trapianto (il tartufo bianco è praticamente impossibile da coltivare; il nero ha risultati migliori in tartufaie coltivate). L'Italia è il principale produttore mondiale di tartufo (sia bianco che nero) e mantiene stretta segretezza sui siti di raccolta.

Come le micorrize influenzano il sapore del cibo

Le micorrize non influenzano solo la quantità ma anche la qualità e il sapore dei prodotti agricoli. Pomodori micorrizati: studi mostrano che i pomodori coltivati con AM presentano maggiori livelli di licopene (antiossidante), di zuccheri solubili (più dolci), di vitamina C, rispetto ai pomodori coltivati senza funghi con lo stesso apporto di fertilizzanti chimici. Il motivo: le micorrize migliorano l'assorbimento di micronutrienti (zinco, boro, rame) che sono cofattori degli enzimi di sintesi degli antiossidanti. Fragole e AM: le fragole micorrizate mostrano maggiore contenuto di antociani (i pigmenti rossi antiossidanti) e di vitamina C, e una shelf-life post-raccolta più lunga (le micorrize migliorano la consistenza della polpa). Basilico: le piante di basilico con AM producono più oli essenziali (linalolo, eugenolo, estragolo): più aromatiche. Vite: le viti micorrizate mostrano alterazioni del profilo aromatico dei vini (studi preliminari: diverse varietà di terpeni e di polifenoli). Questo sta aprendo un'area di ricerca sulla "terroir microbica" del vino. Implicazioni per il biologico: l'agricoltura biologica (che non usa fertilizzanti fosfatici solubili) tende a mantenere reti micorriziche più robuste rispetto all'agricoltura convenzionale. Questo potrebbe contribuire a spiegare perché molti prodotti biologici hanno profili sensoriali (sapore, aroma) percepiti come migliori, oltre alle caratteristiche nutrizionali documentate.

I funghi micorrizici e il cambiamento climatico: una relazione critica

Le reti micorriziche sono una componente critica del ciclo del carbonio globale e della risposta degli ecosistemi al cambiamento climatico. Il sequestro del carbonio: le ife dei funghi micorrizici sono ricche di glomalina (una glicoproteina prodotta dai funghi AM): si stima che la glomalina contenga il 30-40% del carbonio organico totale del suolo. È uno dei più grandi stock di carbonio organico terrestri. I funghi ECM nelle foreste boreali e temperate sequestrano enormi quantità di carbonio attraverso i loro rifiuti metabolici e le necromassa (ife morte). La risposta al riscaldamento: il riscaldamento climatico altera la composizione delle comunità micorriziche: alcune specie fungine tollerano il caldo, altre no. Cambiamenti nelle comunità micorriziche possono alterare la capacità degli ecosistemi forestali di assequestare carbonio e di resistere alla siccità. La siccità e le AM: la siccità riduce l'attività delle AM ma le piante che mantengono reti AM robuste resistono meglio allo stress idrico (le ife accedono all'acqua in micropori del suolo inaccessibili alle radici). L'inoculazione micorrizica è una strategia di adattamento alla siccità crescente anche in agricoltura. Incendi e CMN: gli incendi forestali distruggono il CMN del suolo (specialmente nei suoli superficiali). La velocità di recupero del CMN dopo un incendio dipende dai frammenti di foresta intatta adiacenti (sorgente di inoc ulo) e dalla presenza di piante ospiti sopravvissute.