Nuove frontiere nell'agricoltura resiliente ai cambiamenti climatici: valorizzare l'olobionte del Vaccinium, dalla simbiosi radicale alle dinamiche della fillosfera.

Plant-associated microbiomes are increasingly recognized as integral components of the plant holobiont, contributing to crop nutrition, resilience, and defense in the face of climate change and soil degradation. Within this context, the genus Vaccinium represents a valuable model system due to its recent domestication history and pronounced ecological specialization. This thesis investigates the drivers of microbial community assembly across the rhizosphere–phyllosphere continuum in Vaccinium spp., with a particular focus on spatial compartmentalization, domestication and agricultural management, and the relative importance of soil properties versus plant-associated microbial legacy. A targeted metabarcoding approach (bacteria and fungi) was combined with statistical analysis to disentangle compartment and management-specific microbial associations while reducing stochastic and background noise. This integrative framework enabled the identification of taxa consistently linked to specific plant tissues, management regimes, and ecological contexts, and the potential functional roles. The first results reveal compartmentalization of phyllosphere as a dominant organizing principle of the Vaccinium microbiome and the presence of a core microbiome stable through the years, after we observe a clear segregation between aboveground and belowground communities with a decreasing gradient from bulk soil to rhizosphere and to phyllosphere, probably due to the increasing of environmental filters. Moreover the third study show that cultivated V. corymbosum hosted richer microbial communities than wild V. myrtillus, yet this increase was accompanied by a shift toward saprotrophic and copiotrophic taxa and a loss of endophytic fungi, this suggest an erosion of symbiotic associations under intensive management. Moreover study on Transplantation demonstrated that managements and physico-chemical soil properties override plant origin, with transplanted microbiomes rapidly converging toward those of the recipient site and losing donor-site microbial signatures. Overall, this work highlights that plant-associated microbiome composition and function emerge from the interplay between compartment-specific filtering, soil context, host traits, and anthropogenic management.

I microbiomi associati alle piante sono sempre più riconosciuti come componenti integranti dell'olobionte vegetale, contribuendo alla nutrizione, alla resilienza e alla difesa delle colture di fronte ai cambiamenti climatici e alla degradazione del suolo. In questo contesto, il genere Vaccinium rappresenta un prezioso sistema modello grazie alla sua recente storia di domesticazione e alla spiccata specializzazione ecologica. Questa tesi indaga i fattori che guidano l'assemblaggio delle comunità microbiche lungo il continuum rizosfera-fillosfera in Vaccinium spp., con un focus particolare sulla compartimentalizzazione spaziale, sulla domesticazione, sulla gestione agricola e sull'importanza relativa delle proprietà del suolo rispetto all'eredità microbica associata alla pianta. È stato combinato un approccio mirato di metabarcoding (batteri e funghi) con l'analisi statistica per districare le associazioni microbiche specifiche per comparto e gestione, riducendo al contempo il rumore stocastico e di fondo. Questo quadro integrativo ha permesso l'identificazione di taxa costantemente legati a specifici tessuti vegetali, regimi di gestione e contesti ecologici, nonché i loro potenziali ruoli funzionali. Risultati Principali: Dominanza della Fillosfera: I primi risultati rivelano che la compartimentalizzazione della fillosfera è un principio organizzativo dominante del microbioma del Vaccinium e che esiste un microbioma core stabile nel corso degli anni. Segregazione Spaziale: Si osserva una chiara segregazione tra le comunità epigee (sopra il suolo) e ipogee (sotto il suolo), con un gradiente decrescente dal bulk soil alla rizosfera e alla fillosfera, probabilmente dovuto all'aumento dei filtri ambientali. Impatto della Domesticazione: Il terzo studio mostra che il V. corymbosum coltivato ospita comunità microbiche più ricche rispetto al selvatico V. myrtillus; tuttavia, questo aumento è accompagnato da uno spostamento verso taxa saprotrofici e copiotrofici e da una perdita di funghi endofiti, suggerendo un'erosione delle associazioni simbiotiche sotto gestione intensiva. Effetto del Trapianto: Lo studio sul trapianto ha dimostrato che la gestione e le proprietà fisico-chimiche del suolo prevalgono sull'origine della pianta: i microbiomi trapiantati convergono rapidamente verso quelli del sito ricevente, perdendo le firme microbiche del sito donatore. Nel complesso, questo lavoro evidenzia che la composizione e la funzione del microbioma associato alla pianta emergono dall'interazione tra il filtraggio specifico del comparto, il contesto del suolo, i tratti dell'ospite e la gestione antropica.