Alla scoperta di un mondo nascosto: le radici (parte 1)
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Quando le radici sono profonde, non c'è motivo di temere il vento
(proverbio africano)
Possiamo distinguere le diverse specie di piante dai loro fiori, dalle foglie, dai frutti e dalla corteccia, ma siamo abbastanza impreparati a riconoscerle dalle loro radici: l’evidente ragione è che, nella maggior parte dei casi, si trovano sottoterra.
Più dell’80% degli esseri viventi del nostro pianeta appartiene al regno vegetale.-1
Si stima che ci siano più di 447.800 specie vegetali diverse e che, tra queste, 391.000 siano piante vascolari, o tracheofite (dal greco trachea: condotto) dotate di radici. Le radici sono organi pluricellulari che, oltre ad ancorare le piante al suolo e garantire la loro stabilità, assimilano acqua e sostanze nutritive disciolte nel terreno, producono ormoni, scambiano gas e spesso possono immagazzinare riserve di carboidrati. Sono provviste di vasi che portano acqua e minerali fino alle foglie, dove principalmente avviene la fotosintesi, costituendo quello che si chiama xilema. La linfa, che raccoglie i prodotti dalla fotosintesi, è trasportata in vasi che costituiscono il floema.
Le piante che possiedono delle radici sono divise in tre gruppi: Pteridofite, che si riproducono mediante spore (ca. 10.000 specie) e includono felci, equiseti, licopodi, selaginelle e isoetes, Gimnosperme con riproduzione tramite semi, ma senza veri fiori (ca. 260 specie): conifere, cycas, clamidosperme e ginkgo; ed Angiosperme con fiori evidenti e semi protetti da frutti (ca. 300.000 specie): alberi da frutto (pero, melo, ecc.), piante ornamentali (narciso, garofano, ecc.), alimentari (frumento, girasole, ecc.).
L’apparato radicale può essere definito per la sua forma: 1) a fittone, con una radice principale verticale che sviluppa radici secondarie, 2) fascicolato, dove la radice principale e le secondarie hanno circa la stessa lunghezza, o 3) formato da radici avventizie, senza una radice principale ma con numerose piccole radici che crescono da organi diversi, come foglie o fusti, con funzioni simili di assorbimento o di sostegno.
Le parti terminali delle radici, o apici radicali, sono dotate di peli radicali, estensioni di singole cellule epidermiche e dotati di una sottile parete cellulare, che permette lo scambio di gas e l’assorbimento di acqua e nutrienti. Hanno una vita breve e sono continuamente rinnovati per funzionare correttamente ed accompagnare la crescita della radice.
Stupisce sapere che queste piccole strutture consentono a un albero adulto con altezza media di 21 metri di trasportare dai 10 ai 200 litri al giorno di acqua alle foglie. Tuttavia, non tutte le piante sviluppano dei peli radicali: quasi tutte le Angiosperme ne sono provviste, mentre le Gimnosperme ne formano meno e le piante acquatiche ne hanno pochi o nessuno.
In molte piante le radici possono accumulare acqua ed alte concentrazioni di carboidrati che permettono la crescita e il mantenimento del “sistema pianta”. Questa riserva di carboidrati verrà utilizzata per la ripresa vegetativa, durante la fioritura, per la produzione di frutti e semi e per affrontare le conseguenze di danni parassitari o eventi meteorici, che possono causare la perdita di superficie fogliare o danni alle strutture delle piante. Le radici sono organi molto evoluti, in grado di percepire parametri ambientali e reagire a stimoli quali: gravità, umidità, campo elettrico, luce, pressione, presenza di sostanze tossiche, vibrazioni sonore, ossigeno o di anidride carbonica.
Riescono a identificare quantità infinitesimali di sali minerali quali nitrati, fosfati o sali di potassio, e a generare nuove strutture radicali per poterli utilizzare, estendendo il loro reticolo, in funzione del gradiente chimico.-2-3
Contrariamente, se percepiscono alti livelli di metalli pesanti, le radici limitano l’allungamento e la crescita diventando più larghe e producendo grandi quantità di suberina (miscela di esteri di acidi carbossilici saturi e insaturi) che crea uno strato ceroso protettivo che evita l’accumulo di composti tossici dentro la pianta.-4
Queste caratteristiche inducono a pensare che le radici siano il vero “cervello” delle piante.
Una peculiarità dell’apparato radicale è il fenomeno chiamato anastomosi: possibilità di unirsi a quello di piante della stessa o di altre specie, che si rende evidente quando la terra è dilavata dalle piogge e compare l'intrecciato reticolo sotterraneo delle radici. Ricercatori hanno evidenziato che le piante sono in grado di riconoscere individui della stessa specie attraverso le radici, favorendo la comunicazione, il trasporto e lo scambio di sostanze utili.-5
Le radici possono anche sintetizzare sostanze ad azione inibitoria, chiamate allelopatiche che bloccano la germinazione, la sopravvivenza e la riproduzione di altre specie vegetali (es. ailanto, noce), in modo da evitare la competizione tra individui per acqua e nutrienti, soprattutto in condizioni avverse alla sopravvivenza.
Le micorrize
Le radici interagiscono con molti microrganismi del suolo, come ad esempio i batteri azoto fissatori e i funghi, i quali non sempre hanno un comportamento patogenico sui vegetali. Infatti, le micorrize, parola letteralmente formata da fungo e radice, rappresentano un’associazione simbiotica mutualistica, ossia con un vantaggio reciproco per gli individui associati. L’associazione si forma fra il micelio di un fungo (corpo del fungo formato da un insieme di filamenti chiamate ife) e le radici delle piante.-6
I funghi svolgono l’essenziale ruolo della comunicazione tra le radici. La pianta che permette al fungo simbiotico di avvolgere e introdurre le ife nelle sottile radici terminali incrementerà il raggio di estensione dell’apparato radicale e il contatto con altre piante, potrà più facilmente assorbire acqua e sostanze nutritive dal suolo, come fosforo e azoto, e scambiare nutrienti e stimoli o informazione chimiche, con individui della stessa specie o di altre specie. Quando il micelio entra in contatto con le radici, si genera una comunicazione chimica. Se la pianta accetta il contatto, produce microscopiche radici, dove il fungo può penetrare attraverso la parete cellulare.
La larghezza del cortex radicale e della suberizzazione dell’esoderma sono caratteristiche importanti per le piante che sviluppano micorrize, mentre le piante senza micorrize tendono ad avere radici più fini con abbondanti peli radicali.-7
In alcune piante la simbiosi può essere esclusiva con particolari funghi, come ad esempio il larice con il fungo “laricino” (Buillus gravillei), le betulle con il betullino (Boletus scaber) o le querce con i quercini (Lactarius quietus).-8
In terreni poveri di azoto, alcune specie di funghi micorrizici possono rilasciare nel suolo un veleno che paralizza parte della microfauna, principalmente nematodi, dalla quale prende l'azoto che sarà in seguito assorbito dalle piante.-9
Il risultato di questa simbiosi è un reciproco beneficio: da una parte, l’apporto di carboidrati offerto dalle piante ai funghi e dall’altra le piante ricevono, oltre alle sostanze nutriente e l’acqua, una maggiore resistenza a patogeni,-10 un aumento di tolleranza ai metalli pesanti-11 e alla salinità del suolo.-12
Le micorrize consentono l’insediamento di piante in suoli fortemente alterati, come quelli presenti in zone minerarie, favorendone la rinaturalizzazione. Tuttavia, per i vegetali questa utile interazione ha un elevato costo, perché l'apporto di carboidrati ai funghi micorrizici può arrivare a quasi un terzo della produzione complessiva dei carboidrati della pianta.-13
Piante senza radici
La maggior parte delle briofite, genericamente chiamate muschi, non possiede una radice, ma dei filamenti, i rizoidi, che permettono l’ancoraggio al substrato. Un caso particolare sono le piante parassite, che non hanno un apparato radicale e sono in genere prive di clorofilla, ma hanno degli speciali organi d’assorbimento o austori, che affondano nei tessuti della pianta ospite per trarre acqua e nutrienti. Esempi di piante parassite sono la cuscuta, velenosa per gli animali, e l’orobanche: sono un serio problema per le colture di cereali e leguminose, di cui ne riducono la produzione. Il vischio possiede clorofilla e riesce a fare fotosintesi, ma non riesce a procurarsi elementi essenziali come l’azoto, per questo invade i tessuti e i vasi della chioma di diverse specie arboree.
1-Yinon M. et al. The biomass distribution on Earth. PNAS (2018), 115 (25): 6506–11
2- P. Calvo Garzon & F. Keijzer. Plants: Adaptative behaviour, roots-brains, and minimal cognition.
Adaptive Behavior (2011), 19 (3): 155-171
3-M. Gagliano, S. Mancuso & D. Robert. Towards understanding plant bioacoustics.
Trends Plant Sci. (2012), 17(6):323-5. doi: 10.1016/j.tplants.2012.03.002
4-S. Mancuso & A. Viola. Verde Brillante. Sensibilità e intelligenza del mondo vegetale. (2013). Giunti Editori S.p.A.
ISBN 978-88-09-77143-7
5-Alexander Lux & Thomas Rost. Plant root research: the past, the present and the future. Ann Bot. (2012),110(2): 201–204. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3394661/
6-Jeffery S., et al. European Atlas of Soil Biodiversity. (2010). Publications Office of the European UnionJRC57611.
7-Brundrett, M. Coevolution of roots and mycorrhizas of land plants. New Phytologist (2002), 154: 275–304
8-P. Wohlleben. La saggezza degli alberi. (2017). Garzanti Gruppo editoriale. ISBN 978- 88-11-67554-9
9-Klironomos J. & Hart M. Animal nitrogen swap for plant carbon. Nature (2001), 410: 651–652.
10-John Whipps. Prospects and limitations for mycorrhizas in biocontrol of root pathogens.
Canadian Journal of Botany, (2004), 82(8): 1198-1227
11-C. Tiana et al. Different effects of arbuscular mycorrhizal fungal isolates from saline or non-saline soil on salinity tolerance of plants. Applied Soil Ecology (2004), 26:143–148Botany, (2004), 82(8): 1198-1227
12-Hamid Amir et al. Role of Mycorrhizal Fungi in the Alleviation of Heavy Metal Toxicity in Plants. In: Mycorrhizal Fungi:
Use in Sustainable Agriculture and Land Restoration. Chapter 15 (2014). Springer-Verlag Berlin. ISBN978-3-662-45370-4
13-Fajardo López Mónica. Sugar Uptake and Channelling into Trehalose Metabolism in Poplar Ectomycorrhiza.
PhD Thesis Dissertation. (2011). University of Tubingen. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-opus-67810
Dr. Eugenio Gervasini
Dr.ssa Patricia Pazos
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