Un fungo parassita che provoca avvizzimento e morte delle piante crea scompiglio colpendo diverse colture
Le oltre 120 specie di Fusarium oxysporum (Fo), ciascuna adattata ad una coltura specifica, causano perdite economiche enormi in tutto il mondo. «Un ceppo del fungo emerso recentemente, il Tropical Race 4, minaccia al momento di distruggere completamente la produzione globale di banane», sottolinea Antonio Di Pietro, coordinatore del progetto e docente di genetica presso l’Università di Cordoba.
Molecole di parassiti che «parlano» con la pianta ospite
Il team di ricerca ha esaminato l’interazione del Fusarium oxysporum in quattro specie di piante diverse: il pomodoro, la banana, la pianta modello Arabidopsis e la pianta terrestre ancestrale Marchantia polymorpha. «Ciò ci consente di individuare i meccanismi conservati alla base delle fasi di infezione biotrofica, o delle cellule vive, nella malattia dell’avvizzimento da Fusarium oxysporum, durante l’interazione con un’ampia gamma di ospiti», osserva Di Pietro. Questa ricerca è stata condotta con il sostegno del programma di Azioni Marie Skłodowska-Curie. Tempo fa, il team di ricerca ha scoperto un meccanismo di rilevamento chemiotropico attraverso il quale questo fungo individua le piante nel suolo e si sviluppa in direzione dei chemioattrattanti rilasciati dalle radici. Successivamente l’invasore cresce silenziosamente sulla radice, per poi colonizzare il tessuto vascolare, portando spesso alla morte della pianta. Un secondo tipo di interferenza si verifica quando il fungo cresce tra le cellule della corteccia radicale, l’apoplasto. Di Pietro spiega: «Impiegando la proteomica di scoperta, stiamo cercando da entrambe le parti le molecole segnalatrici chiave che, presumibilmente, strutturano il dialogo molecolare biotrofico».
L’evasione del sistema immunitario della pianta è fondamentale affinché avvenga l’infezione
FOUNDATION ha offerto una panoramica senza precedenti sulle prime fasi dell’infezione e sul dialogo molecolare con i molteplici ospiti vegetali. Ad esempio, il team di ricerca ha individuato le molecole della patogenicità (effettori) che mediano la compatibilità tra pianta e fungo. Il rilascio di tali molecole aiuta l’agente patogeno a diventare più virulento, perciò gli scienziati hanno rivolto l’attenzione alla Marchantia polymorpha, un sistema di infezione modello sviluppato di recente. Amey Redkar, borsista del programma Marie Skłodowska-Curie, afferma: «Intendiamo stabilire la funzione delle proteine responsabili della virulenza individuate in questa antica pianta terrestre primigenia non vascolare, per comprendere come si sono evolute le proteine effettrici dell’agente patogeno».
Applicazioni per la resistenza agli agenti patogeni in altre colture
Le prove ottenute nell’ambito di FOUNDATION suggeriscono che la resistenza monogenica al Fusarium oxysporum si basa sul riconoscimento molecolare delle molecole fungine da parte di specifici recettori vegetali ospiti. Questo processo dà quindi il via alla risposta immunitaria della pianta. Tuttavia, gli agenti patogeni sono in grado di modificare le loro molecole o di colpire il sistema di difesa della pianta con specifiche proteine effettrici, al fine di sopprimere la risposta immunitaria. Dettagliate informazioni in merito alla «corsa agli armamenti» tra il Fusarium oxysporum e i suoi ospiti riveleranno nuove strategie di resistenza. La ricerca FOUNDATION ha generato nuovi set di dati su larga scala, una risorsa preziosa per la comunità scientifica. «Inoltre», prosegue Di Pietro, «ora possiamo estrarre il proteoma apoplastico della radice durante l’infezione da Fusarium oxysporum». Un approccio di profilazione proteica basato sull’attività è stato finora ottenuto di rado nelle interazioni con le radici fungine e potrebbe essere utilizzato per trovare le parti mancanti delle cascate molecolari per lo sviluppo della resistenza sostenibile.
Un limite metodologico ha sollecitato un approccio multi-modello
Ottenere una sufficiente biomassa fungina per individuare i segnali fungini biotrofici si è rivelato un compito impegnativo, pertanto, il sistema ospite multi-modello di FOUNDATION è stato fondamentale. Quello tra pomodoro e Fusarium, ad esempio, è un sistema ben caratterizzato che fornisce abbondante biomassa della radice per l’analisi biochimica. «Inoltre, abbiamo applicato il metodo di profilazione proteica basato sull’attività al patosistema banana-Fusarium, un altro risultato davvero raro», fa notare Redkar. Allo stesso tempo, ciò ha offerto l’opportunità di convalidare in modo incrociato i risultati di diverse piante coltivate. L’applicazione di fungicidi nel suolo è ora vietata nella maggior parte degli ambienti agricoli, perciò migliorare la resistenza delle piante rappresenta il modo più efficace per gestire queste malattie devastanti e difficili da controllare. Di Pietro sintetizza: «FOUNDATION ha fornito informazioni chiave sulla biologia molecolare della malattia da avvizzimento vascolare, aprendo nuove strade ad una selettocoltura di resistenza».
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