“Molto spesso non occorrono cellule vive per ottenere gli effetti: lisati cellulari, e surnatanti come gli eluati derivanti dalla produzione industriale dei microorganismi hanno effetti simili se non superiori”. È una delle prospettive per l’utilizzo dei postbiotici in agricoltura che ha delineato Edoardo Puglisi (professore ordinario di Microbiologia Agraria presso la sede di Piacenza dell’Università Cattolica e coordinatore di un gruppo di ricerca attivo sulle interazioni microrganismi-piante, sugli indicatori di qualità del suolo e sull’applicazione di microrganismi e molecole utili per la nutrizione e la difesa della pianta) nel corso del suo intervento alla quinta edizione del Novalis Forum, tenutosi a Piacenza il 15 settembre 2026.
Puglisi ha ripercorso un decennio di ricerca applicata, dal concetto di olobionte vegetale fino alle più recenti frontiere dell’RNA microbico, per delineare come i sottoprodotti della fermentazione microbica possano diventare strumenti concreti per un’agricoltura più sostenibile.
La pianta come ecosistema
Il Professor Puglisi ha sottolineato che la pianta non deve essere considerata un organismo isolato, ma un sistema integrato con la comunità microbica che la circonda e la abita. Le radici, attraverso il fenomeno della rizodeposizione, rilasciano zuccheri, amminoacidi e acidi organici che reclutano microrganismi specifici nella rizosfera. Questi ultimi, a loro volta, restituiscono alla pianta una serie di servizi ecosistemici: dalla biofertilizzazione, con la mineralizzazione di azoto e fosforo e l’azione delle micorrize arbuscolari, alla biostimolazione tramite la produzione di fitormoni, fino alla bioprotezione nei confronti degli agenti patogeni e al miglioramento della struttura del suolo. Un equilibrio dinamico in cui, come ha sottolineato il docente di Microbiologia Agraria, sono presenti anche interazioni negative, come quelle indotte dai patogeni o le competizioni tra microrganismi stessi.
Dai prebiotici ai postbiotici
Nel caso della nutrizione umana, i concetti di prebiotici, probiotici e postbiotici sono ormai consolidati. I prebiotici sono substrati non digeribili che stimolano selettivamente la crescita del microbiota benefico; i probiotici sono microrganismi vivi che, se somministrati in quantità adeguate, apportano benefici alla salute dell’ospite; i postbiotici, infine, sono cellule microbiche non vive, o loro componenti e metaboliti, capaci comunque di generare effetti positivi.
Questa tripartizione, ha spiegato Puglisi, viene sempre più spesso utilizzata anche per il mondo vegetale e per la salute del suolo: gli essudati radicali e gli ammendanti organici agiscono come prebiotici per il microbiota della rizosfera; i rizobatteri promotori della crescita (i cosiddetti PGPR) funzionano come veri e propri probiotici agricoli; i surnatanti privi di cellule, acidi organici, composti organici volatili e lipopeptidi rappresentano infine l’equivalente vegetale dei postbiotici.
Il beneficio è duplice: da un lato la promozione della crescita e la soppressione delle malattie, dall’altro una maggiore tolleranza agli stress abiotici come siccità e salinità, con ricadute dirette sull’efficienza nell’uso dei nutrienti.
La selezione dei ceppi microbici
Per individuare microrganismi e composti da utilizzare si ricorre al bioprospecting. Il processo parte dall’isolamento di ceppi microbici dal suolo e dalla rizosfera e prosegue con la dereplicazione e l’identificazione tassonomica, la valutazione fenotipica in vitro delle proprietà di biocontrollo, il ranking quantitativo di tali proprietà, le analisi genomiche per confermarne sicurezza e unicità. Si chiude infine con le prove in serra e in campo che precedono la registrazione e la commercializzazione.
Un processo in cui il numero di ceppi candidati si riduce progressivamente mentre crescono i costi e il livello di maturità tecnologica richiesto. Il professor Puglisi ha portato come esempio il pomodoro: da tecniche di isolamento differenziate tra suolo circostante, rizosfera e rizoplano si è arrivati, tramite culturomica e identificazione molecolare, a una collezione di isolati poi sottoposti a screening di biocontrollo e classificati secondo un sistema di ranking basato su proprietà come fissazione dell’azoto, solubilizzazione del fosforo, produzione di acido indol-3-acetico e attività antifungina, come documentato anche in uno studio pubblicato sulla rivista Plants dal gruppo di ricerca piacentino.
Il biocontrollo dell’alternaria
I ricercatori si sono concentrati sul contrasto all’alternaria, fungo patogeno responsabile di ingenti perdite nelle colture di pomodoro e produttore di micotossine come acido tenuazonico, alternariolo, alternariolo metil etere e tentoxina. Su un pannello di 97 isolati testati contro tre specie di alternaria, i ricercatori hanno misurato sia la riduzione della biomassa fungina sia la capacità dei ceppi selezionati di abbattere la produzione di micotossine. La ricerca è stata pubblicata da Frontiers in Microbiology.
Da questo lavoro di screening sono stati costruiti quattro consorzi microbici, combinazioni di più specie tra cui Bacillus, Pseudomonas, Chitinophaga, Variovorax, Serratia e Kosakonia, progettati per sommare proprietà complementari di promozione della crescita e soppressione del patogeno. La validazione in pianta, descritta in un secondo studio, ha mostrato risultati incoraggianti: i trattamenti hanno ridotto in modo significativo la colonizzazione fungina rispetto al controllo non trattato, con effetti positivi anche sulla riduzione dell’acido tenuazonico nei frutti.
L’attività biostimolante degli eluati microbici
Puglisi si è poi soffermato sull’impiego degli eluati (ovvero dei sottoprodotti liquidi derivanti dalla produzione industriale di microrganismi) come biostimolanti in campo. In una sperimentazione su pomodoro, il gruppo di ricerca ha confrontato una fertilizzazione azotata al cento per cento con una al settanta per cento, integrata dal trenta per cento restante con un eluato microbico. I risultati hanno mostrato che il trattamento con eluato ha determinato un peso delle bacche e una produzione totale superiori rispetto sia alla fertilizzazione piena sia a quella ridotta senza integrazione, a dimostrazione che i sottoprodotti della fermentazione batterica possono sostituire parte dell’input chimico mantenendo, se non migliorando, la resa. Il lavoro, condotto in collaborazione con partner industriali del settore, è stato pubblicato sulla rivista Land.
Cellule vive, cellule morte o surnatante
Il professore ordinario di Microbiologia Agraria ha quindi fatto un confronto sperimentale tra tre diverse formulazioni ottenute dagli stessi ceppi batterici selezionati, in particolare Pseudomonas fluorescens PF05 e Lactiplantibacillus plantarum LMG 23520: cellule vitali, cellule uccise con il calore e surnatante privo di cellule ottenuto per centrifugazione e filtrazione. Testate contro la germinazione delle spore di Fusarium oxysporum, tutte e tre le formulazioni hanno mostrato una qualche capacità inibitoria, con differenze legate a concentrazione, volume e tempo di esposizione.
Il dato più rilevante, evidenziato anche in un lavoro pubblicato su Microorganisms, è che le cellule morte e i surnatanti privi di cellule vive possono raggiungere livelli di inibizione paragonabili, in alcuni casi, a quelli delle cellule vitali. E questo porta a concludere che, se l’effetto benefico non dipende necessariamente dalla vitalità del microrganismo, cambiano radicalmente le prospettive di formulazione, stabilità e logistica dei prodotti a base microbica, con vantaggi in termini di shelf life e di semplificazione dei processi produttivi e regolatori.
I meccanismi d’azione dei postbiotici
Per spiegare perché anche cellule non vive o loro derivati riescano a esercitare effetti benefici, Puglisi ha richiamato la letteratura scientifica internazionale, in particolare i lavori di Morcillo e collaboratori pubblicati su Frontiers in Plant Science e la rassegna di Pellegrini e colleghi su Sustainability. I filtrati di coltura privi di cellule, ricchi di amminoacidi, peptidi segnale, fitormoni, composti organici volatili, proteine e acidi organici, sono in grado di attivare il microbiota del suolo e della radice, innescando uno spostamento nella composizione delle comunità microbiche verso un arricchimento di specie benefiche.
Questo si traduce, a valle, in una promozione della crescita vegetale e in una maggiore tolleranza agli stress abiotici. Tra i meccanismi coinvolti figurano la solubilizzazione di fosfati minerali, la fissazione dell’azoto, la produzione di sideroforo, la sintesi ormonale e l’antagonismo diretto verso i fitopatogeni, spesso mediato da composti specifici come iturine, surfactine e altri lipopeptidi ciclici prodotti da diverse specie di Bacillus.
Il quadro normativo europeo sui derivati microbici
Il professore ordinario di Microbiologia Agraria ha dedicato spazio anche alla situazione regolatoria, illustrando i dati aggiornati al maggio 2026 del database europeo dei pesticidi. Su un totale di 453 sostanze attive approvate nel quadro fitosanitario dell’Unione Europea, circa l’86% è rappresentato da sostanze chimiche e naturali, mentre i microrganismi vivi coprono tra il 13 e il 14%, con oltre sessanta specie approvate tra cui Bacillus, Trichoderma, Pseudomonas e Beauveria.
I derivati microbici non viventi, quelli che nella presentazione vengono descritti come "postbiotic-like", rappresentano invece solamente l’1% del totale, con appena cinque sostanze approvate: cerevisane, spinosad, spinetoram, abamectina e milbemectina, di origine fungina o actinomicetica, impiegate come fungicidi, insetticidi o acaricidi. Un dato che, secondo Puglisi, fotografa un ambito ancora in larga parte inesplorato dal punto di vista regolatorio, nonostante le evidenze scientifiche sempre più solide sull’efficacia di questi prodotti.
RNA e vescicole extracellulari: la prossima frontiera
Nella parte conclusiva del suo intervento, il professore ha ricordato gli studi più recenti sul trasferimento di RNA tra piante e microrganismi. Attraverso vescicole extracellulari e piccoli RNA interferenti, funghi patogeni come Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum e diverse ruggini possono scambiare materiale genetico con la pianta ospite, modulando l’espressione genica reciproca in un fenomeno noto come cross-kingdom RNA interference. Questo meccanismo, validato o predetto in numerosi sistemi pianta-patogeno documentati in letteratura, apre la strada a strategie di induzione della resistenza modulabili in funzione della coltura e del patogeno target, un ambito che il gruppo di ricerca dell’Università Cattolica intende approfondire nei prossimi anni.
Verso un’agricoltura di precisione microbica
Gli agenti di biocontrollo microbico rappresentano uno strumento di grande utilità per l’agricoltura sostenibile, e come biocontrollo e biostimolazione devono essere letti come effetti sinergici con cui i microrganismi supportano la pianta. L’aspetto di maggior rilievo è legato all’assenza di necessità di cellule vive per ottenere benefici concreti: lisati cellulari e surnatanti come gli eluati industriali mostrano effetti simili, se non superiori, a quelli dei microrganismi vitali. Molti metaboliti coinvolti sono già stati identificati, mentre altri restano da caratterizzare, così come i meccanismi d’azione, ancora solo parzialmente compresi.
Le nuove prospettive di ricerca, tra sRNA e vescicole extracellulari come induttori di resistenza modulabili, disegnano un percorso che potrebbe portare, nei prossimi anni, a soluzioni sempre più mirate ed efficienti per la nutrizione e la difesa delle colture, in linea con gli obiettivi di riduzione dell’uso di input chimici che guidano oggi la ricerca agroindustriale europea.