Promozione della simbiosi azotofissatrice mediante trattamento di semi di soia con plasma freddo

Cold plasma is an ionized gas generated at atmospheric pressure and low temperatures, characterized by the presence of highly reactive chemical species. Treating seeds with cold plasma or plants with water beforehand activated by plasma is considered an emerging economical and eco-sustainable technology, which can improve crop productivity while preserving the environment, because it increases germination and reduces the need for chemical fertilizers. In this article, the mutualistic interaction between rhizobia and soybean plants is taken into consideration, after pre-treatment of the seeds with cold plasma, compared to control plants. Parameters involved in root growth and nodulation are measured, such as the expression of the GmEXP1 gene and the content of glutathione and the phytohormones auxin and cytokinins, and the parameters involved in nitrogen fixation, such as nitrogenase activity and the content of leghemoglobin. The results obtained show an increase in root growth and an improvement in nodulation and nitrogen fixation in the plants that underwent seed pre-treatment with cold plasma compared to the control. The results demonstrate that the treatment with cold plasma determines the promotion of the nitrogen-fixing symbiosis that is established between legumes and rhizobia, fundamental for the reduction of atmospheric nitrogen to ammonia, then used by the plant.

Il plasma freddo è un gas ionizzato generato a pressione atmosferica e basse temperature, caratterizzato dalla presenza di specie chimiche altamente reattive. Il trattamento di semi con plasma freddo o di piante con acqua preventivamente attivata dal plasma è considerato un’emergente tecnologia economica ed ecosostenibile, che può migliorare la produttività del raccolto preservando l’ambiente, perché aumenta la germinazione e riduce la necessità di fertilizzanti chimici. In questo articolo viene presa in considerazione l’interazione mutualistica tra rizobi e piante di soia, dopo pre-trattamento dei semi con il plasma freddo, rispetto a piante di controllo. Vengono misurati parametri coinvolti nella crescita delle radici e nella nodulazione, come l’espressione del gene GmEXP1 e il contenuto in glutatione e nei fitormoni auxina e citochinine, e i parametri coinvolti nella fissazione dell’azoto, come l’attività della nitrogenasi e il contenuto di leghemoglobina. Dai risultati ottenuti emerge un aumento della crescita delle radici e un miglioramento della nodulazione e della fissazione dell’azoto nelle piante che hanno subito il pre-trattamento dei semi con il plasma freddo rispetto al controllo. I risultati dimostrano che il trattamento con il plasma freddo determina la promozione della simbiosi azotofissatrice che si instaura tra leguminose e rizobi, fondamentale per la riduzione dell’azoto atmosferico ad ammoniaca, poi utilizzata dalla pianta.