Il ruolo centrale della diversità genetica di Lactuca sativa nel modellare le risposte fisiologiche e fenotipiche ad una comunità microbica sintetica del suolo

Phosphorus is vital for plant growth, but in soil less than 20% of it is readily available to plants. Phosphate-based fertilizers have historically addressed this issue but they rely on finite phosphate rock. Microbial-based solutions can offer a sustainable alternative. This study explores the impact of a microbial inoculum, consisting of two arbuscular mycorrhizal fungi and two phosphate solubilizing bacteria, on 128 fully sequenced Lactuca sativa genotypes facing phosphorus deficiency. This research investigate the role of plant genetic diversity in responding to microbial inoculation trying to assesses plant phenotypic and physiological responses. Results demonstrated a strong effect of the intra-specific variation in determining the large panel of plant responses to the inoculum. By analyzing correlations between Single Nucleotide Polimorphism and varation in phenotypic traits, GWAS revealed different genomic regions associated with differential soluble phosphate accumulation and shoot biomass effects. In order to further explore links between the observed variation and root-associated microbial communities, lettuce genotypes showing contrasting phenotypes were investigated for their differences in metabolites content. This helped identify four groups of genotypes exhibiting divergent responses, from which we will extract the root DNA to explore their 16S and ITS microbial communities. This research contributes to our knowledge of the genetic and physiological mechanisms underlying plant-microorganism interactions, providing insights for sustainable agriculture.

Il fosforo è vitale per la crescita delle piante, ma nel terreno meno del 20% è prontamente disponibile. I fertilizzanti a base di fosfato hanno storicamente affrontato questa problematica, ma dipendono da rocce con disponibilità limitate di fosfato. Le soluzioni basate su microrganismi possono offrire un'alternativa sostenibile. Questo studio esplora l'impatto di un inoculo microbico, composto da due funghi micorrizici arbuscolari e due batteri solubilizzatori di fosfato, su 128 genotipi completamente sequenziati di Lactuca sativa cresciute in carenza di fosforo. Questa ricerca indaga il ruolo della diversità genetica delle piante nella risposta all'inoculazione microbica cercando di valutare le risposte fenotipiche e fisiologiche delle piante. I risultati hanno dimostrato un forte effetto della variazione intra-specifica nel determinare la vasta gamma di risposte delle piante all'inoculo. Analizzando le correlazioni tra polimorfismi a singolo nucleotide e variazioni nei tratti fenotipici, lo studio delle GWAS ha rivelato diverse regioni genomiche associate all'accumulo differenziale di fosfato solubile e agli effetti sulla biomassa delle foglie. Per esplorare ulteriormente i legami tra la variazione osservata e le comunità microbiche associate alle radici, sono stati indagati i genotipi di lattuga che mostravano fenotipi contrastanti per le differenze nel contenuto di metaboliti. Questo ha contribuito a identificare quattro gruppi di genotipi con risposte divergenti, dai quali verrà estratto il DNA delle radici per esplorare le loro comunità microbiche 16S e ITS. Questa ricerca contribuisce alla nostra conoscenza dei meccanismi genetici e fisiologici alla base delle interazioni tra piante e microrganismi, fornendo spunti per un'agricoltura sostenibile.