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Le specie di pioppo sono in grado di produrre AR o radici laterali (LR) da talee di fusto, il che contribuisce alla loro riproduzione e come modello per lo studio della biologia delle radici nelle piante legnose 7,8. Inoltre, la ricerca ha indicato che l'inoculazione di microrganismi specifici, come i batteri benefici (Agrobacterium rhizogenes 9,10; I rizobatteri che promuovono la crescita delle piante [PGPR]11), i batteri endofiti12,13, i funghi micorrizici arbuscolari (AMF)14,15 o i funghi ectomicorrizici (EMF)16,17 potrebbero promuovere la crescita o lo sviluppo delle radici delle piante. Tuttavia, non è stata segnalata alcuna segnalazione di agenti patogeni (né batteri né patogeni fungini) che inducono o promuovono la struttura degli AR sulle piante ospiti.
Gli esperimenti qui hanno dimostrato che diversi patogeni del cancro del pioppo (come V. sordida, B. dothidea) potrebbero indurre la formazione di AR negli steli/rami di pioppo (Figura 2A, pannelli 3-6). Inoltre, gli esperimenti hanno dimostrato che gli AR potrebbero essere indotti su diverse specie/cloni di pioppo, ad esempio alberelli di 1-2 anni di P. alba var. pyramidalis, Populus × beijingensis, P. alba × P. tremula var. glandulosa clone 84K, P. euramericana cv. 'Bofeng 3' e persino rami di pioppo di 6 anni (Figura 2A, pannello 7). Tuttavia, non è stata prodotta alcuna struttura ARs sugli alberelli/rami di 1 anno di Malus spp., Prunus spp., Cedrus deodara e Pinus massoniana. Quindi, questo protocollo ha fornito un nuovo percorso di produzione di AR di pioppo: l'induzione di AR attraverso l'inoculazione cingolata di patogeni del cancro fungino degli alberi (V. sordida e B. dothidea) su steli/rami di pioppo.
Gli esperimenti hanno anche indicato che entrambi i metodi di cingimento floematico e epidermico potrebbero indurre la formazione di AR sugli steli di pioppo dopo l'inoculazione di agenti patogeni; Tuttavia, gli steli di pioppo dopo l'inoculazione del floema si rompono facilmente dal vento nei siti di cintura per la significativa diminuzione della tenacità causata dalla cintura e dalla rimozione della corteccia (floema), dalla manipolazione e dall'invasione di agenti patogeni. Pertanto, per l'induzione degli AR, gli steli/rami di pioppo devono essere ben legati a bastoncini per evitare che si rompano, soprattutto quando è stato utilizzato il metodo della cintura floematica.
Le piante stesse determinano principalmente la formazione di AR. Tuttavia, è anche influenzato da alcuni fattori ambientali. Ad esempio, gli AR possono essere indotti in condizioni di ristagno idrico o di inondazione in alcune specie di dicotiledoni18,19. Il mantenimento dell'umidità è stato il passaggio cruciale dell'induzione degli AR sugli steli/rami fuori terra. In questo protocollo, per la conservazione dell'umidità sono stati utilizzati sia il Parafilm che il film PE per uso domestico. Tuttavia, l'involucro del Parafilm può essere penetrato dagli AR di nuova formazione, causando quindi perdita d'acqua, ritardo della crescita, imbrunimento e lignificazioni degli AR di pioppo. Al contrario, negli steli di pioppo avvolti in PE sono stati raccolti AR abbondanti, teneri e ricchi d'acqua. Pertanto, in questo protocollo è stata raccomandata la pellicola PE per uso domestico, non la pellicola Parafilm.
Le radici sono organi cruciali delle piante e svolgono un ruolo importante nella riproduzione, nella crescita, nei nutrienti e nell'assorbimento dell'acqua delle piante. Quindi i metodi dovrebbero essere utilizzati nello studio della rizogenesi20, della morfologia e dello sviluppo e dell'architettura dell'apparato radicale (RSA)21 nelle specie di pioppo. Inoltre, la ricerca ha indicato che le associazioni tra l'apparato radicale e i batteri della rizosfera potrebbero migliorare la resistenza alle malattie delle piante ospiti22; quindi, l'inoculazione dei patogeni del cancro della cintura dovrebbe indurre alcuni cambiamenti molecolari ed epigenetici negli AR di pioppo, che hanno una potenziale applicazione nella coltivazione di piantine resistenti alle malattie.
La luce è un fattore ambientale critico che influisce sulla crescita, lo sviluppo e la riproduzione delle piante. L'esperimento di ombreggiatura-esposizione (Figura 2B) ha indicato che gli AR di pioppo indotti da agenti patogeni sono un sistema sperimentale ideale per la biosintesi di segmenti vegetali (flavonoidi, antociani23, ecc.). Ricerche precedenti hanno anche dimostrato che le condizioni di luce (intensità, qualità, durata e quantità esposta alla pianta madre) influenzano la formazione delle radici o la rizogenesi e lo sviluppo delle radici avventizie e laterali 24,25,26. Pertanto, attraverso la messa a punto delle condizioni di illuminazione, il sistema ARs di pioppo indotto da patogeni in questo protocollo può essere utilizzato nella ricerca della biologia delle radici e di altri processi correlati alla risposta alla luce delle piante di pioppo.