Nella rizosfera del riso la sommersione continua seleziona popolazioni batteriche coinvolte nel ciclo dell'arsenico

Il riso è tra le colture maggiormente colpite dalla contaminazione da arsenico. Per il riso coltivato in suoli non contaminati (< 40 mg kg-1) la gestione idrica è cruciale influenzando pesantemente la biodisponibilità dell'arsenico. Recenti studi indicano che il contenuto e la speciazione dell'arsenico nella granella non può essere spiegata solo dal metabolismo della pianta, ma anche dall'attività dei microrganismi rizosferici. Molte specie microbiche compiono diverse trasformazioni dell'arsenico. Inoltre l'attività dei batteri ferro-riduttori può contribuire alla solubilizzazione dell'arsenico dagli ossidi di ferro del suolo. Per analizzare le popolazioni di batteri rizosferici coinvolte nel ciclo dell'arsenico, piante di riso sono state coltivate in un suolo non contaminato (arsenico totale 18.4 mg kg-1) secondo diversi regimi idrici. La comunità microbica è stata caratterizzata attraverso il pirosequenziamento dell'rRNA 16S e la quantificazione real time PCR del gene per l'rRNA 16S di batteri ferro-riduttori, di geni codificanti per l'arsenito ossidasi (aioA) e di quelli codificanti per una pompa ad efflusso dell'arsenito (ACR3). In condizioni di sommersione continua l'arsenato è aumentato da 1.40 μg L-1 a 190 μg L-1 nella soluzione circolante, mentre l'arsenito è aumentato fino a 40 μg L-1. Il rilascio di arsenico è stato trascurabile nel riso aerobico. In sommersione la granella ha accumulato 237 μg kg-1 di metalloide, rispetto ai 4.67 μg kg-1 misurati nel riso aerobico. Le popolazioni batteriche della rizosfera capaci di trasformare l'arsenico sono state marcatamente selezionate in sommersione continua, con abbondanza relativa da 8% nel suolo prima della semina a 13% a pre-raccolta. In queste condizioni le copie del gene ACR3 sono aumentate e sono state di due ordini di grandezza più abbondanti rispetto al gene aioA. Il ferro solubile è aumentato da 0.75 mg L-1 a 51.1 mg L-1 in condizioni di sommersione continua. Nelle stesse condizioni è stato osservato un concomitante aumento dei batteri ferro-riduttori da 4.6% a 8.7%. La real time PCR ha confermato l'aumento del gene per l'rRNA 16S delle Geobacteraceae da 107 a 109 copie (g suolo secco)-1. Questi risultati indicano che la sommersione continua seleziona positivamente popolazioni batteriche coinvolte nei cicli di arsenico e ferro nella comunità rizosferica del riso, promuovendo il rilascio di arsenico dagli ossidi di ferro e la conseguente contaminazione della granella. Si ringraziano la Scuola di Dottorato PhD in Scienze per i Sistemi Alimentari (Università di Milano) e il progetto PRIN (2010JBNLJ7-004) per il contribuito a questa ricerca.