La scienza si sposta sottoterra per migliorare colture e raccolti

Ricercatori dell'Università di Nottingham nel Regno Unito hanno ideato una tecnica innovativa per studiare il mondo sotterraneo delle piante

Presentati sulla rivista Plant Physiology, i risultati di questo studio porteranno a un miglioramento delle tecniche di coltivazione per varietà di colture e a migliori raccolti.

Questo nuovo approccio si basa sulla stessa tecnologia a raggi X usata nella tomografia computerizzata (TC) degli ospedali. Integra un nuovo software di analisi delle immagini in grado di distinguere automaticamente le radici delle piante da altri materiali del terreno.

I ricercatori, del Centro di biologia integrativa delle piante (CPIB), hanno testato questo metodo sulle radici di mais, grano e pomodoro. Hanno studiato l'architettura, cioè la forma e lo schema di ramificazione, delle radici nel suolo usando una micro tomografia computerizzata (micro TC) a raggi X. Il team ha quindi inserito le informazioni nel software RooTrak il che ha permesso loro di differenziare le radici dagli altri elementi del terreno.

"Questa tecnica costituisce un progresso importantissimo," dice il dott. Sacha Mooney, un esperto di fisica del terreno della Facoltà di bioscienza. "L'applicazione della TC a raggi X per visualizzare le radici è stata limitata per il semplice motivo che non riuscivamo a vedere una grande porzione della struttura della radice.

RooTrak ci ha permesso di superare questo ostacolo e ha aperto l'uso di questa tecnologia per esplorare le questioni principali su come manipolare le piante e il terreno per migliorare la sicurezza alimentare."

L'innovativo software funziona ottenendo un insieme di fette virtuali attraverso il terreno che contiene la radice. Secondo i ricercatori, RooTrak tratta ogni fetta come un fotogramma di un film. Le radici statiche della fetta sono trattate come oggetti in movimento che possono essere seguiti. Il software quindi può fare la differenza tra la radice e l'acqua o gli elementi organici del terreno, superando i punti deboli delle altre tecniche. Questa nuova tecnica offre un'architettura della radice tridimensionale (3D) e dettagliata.

"Pensare ai dati della micro TC come una sequenza di immagini ci permette di risolvere i problemi causati dalle variazioni dell'aspetto delle radici delle piante e la somiglianza di alcune radici con il terreno che le circonda," dice Tony Pridmore, responsabile dei dati presso il CPIB e esperto di software di rilevamento e analisi. "È una cosa importante perché adesso possiamo estrarre descrizioni dell'architettura delle radici in modo veloce e oggettivo."

Il professor Malcolm Bennet del CPIB, esperto di biologia delle radici, aggiunge: "L'architettura delle radici influenza in modo fondamentale l'assorbimento di sostanze nutritive e acqua. Uno degli impedimenti principali all'analisi genetica dell'architettura delle radici nelle colture che crescono nel terreno è stata l'incapacità di avere un immagine dal vivo delle radici. I recenti progressi nella micro TC e il software RooTrak di Nottingham adesso lo rendono possibile."

Il team di Nottingham ha ricevuto un contributo avanzato del Consiglio europeo della ricerca (CER) del valore di 3,5 milioni di euro nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ). Useranno questo software insieme a un innovativo metodo di imaging basato sulla micro TC per visualizzare le radici del grano e scegliere nuove varietà che presentino un assorbimento di sostanze nutrienti e acqua ottimale.

Il CPIB ha coordinato questo nuovo progetto, coadiuvato da esperti provenienti da Australia, Europa e Messico.

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