Una nuova tecnologia allena il sistema immunitario delle colture contro gli attacchi
Una vasta porzione dei raccolti a livello mondiale viene persa ogni anno a causa di fitopatie. Sebbene i pesticidi contribuiscano ad alleviare tali perdite, persistono preoccupazioni riguardo alla resistenza ai pesticidi e alle loro ripercussioni sulla salute e sull’ambiente. Una possibile alternativa consiste nel trattamento delle piante con agenti chimici di priming che aumentano la resistenza a parassiti e malattie. Questa protezione a lungo termine si basa su un tipo di memoria immunologica che permette alle piante di mettere in campo una risposta immunitaria più veloce ed efficace contro attacchi futuri. Il progetto ChemPrime, finanziato dall’UE, ha affrontato questa sfida agevolando l’impiego di agenti chimici di priming delle piante come strategia di protezione delle colture. «L’iniziativa si prefiggeva di acquisire conoscenze specifiche per favorire il trasferimento della nostra ricerca di base sulla memoria immunitaria delle piante indotta chimicamente nelle strategie di protezione delle colture», afferma Jurriaan Ton, coordinatore del progetto.
Importanti spunti
Il progetto ha coinvolto aziende agro-tecnologiche al fine di individuare la presenza di eventuali ostacoli all’utilizzo di sostanze chimiche di priming in veste di tecnologia di protezione delle colture e per delineare i percorsi di commercializzazione. I ricercatori hanno inoltre migliorato l’efficienza di sintesi delle sostanze chimiche di priming per abbassarne i costi di produzione e renderli più accessibili e appetibili per l’uso nel settore agricolo. Attività di ricerca precedenti hanno identificato meccanismi tramite i quali sostanze chimiche a base di β-amminoacidi selezionati sono in grado di indurre una resistenza ad ampio spettro con effetti collaterali minimi sulla cresciuta delle piante. «Un precedente progetto del Consiglio europeo della ricerca, denominato PRIME-A-PLANT, ha portato alla luce informazioni fondamentali sul modo in cui le piante percepiscono e rispondono alle sostanze chimiche di induzione della risposta immunitaria (priming). Il progetto ChemPrime ha sviluppato tali scoperte approdando a una strategia di protezione delle colture grazie alla collaborazione con parti interessate del settore commerciale», spiega Ton.
Una nuova tecnologia
L’attività preliminare del progetto riguardava la ricerca traslazionale per far sì che il concetto risultasse più attraente agli occhi delle parti interessate del settore commerciale. «Abbiamo individuato i bersagli genetici per migliorare l’efficacia della risposta di priming ai β-amminoacidi selezionati. Inoltre, abbiamo analizzato l’efficacia di queste sostanze chimiche di priming rispetto a una serie di malattie delle piante con impatti rilevanti dal punto di vista economico, nonché la presenza di residui chimici nelle colture e l’importanza della formulazione chimica per applicazioni in diversi sistemi di produzione», osserva Ton. In una seconda fase, il progetto si è occupato di definire i percorsi per la commercializzazione e l’adozione delle sostanze chimiche di priming come nuova tecnologia di protezione delle colture. Tale ricerca ha evidenziato la necessità di una selezione genetica, ed eventualmente epigenetica, delle varietà di colture in grado di reagire in modo ottimale alle sostanze chimiche di priming in modo da personalizzare la tecnologia per colture specifiche. Inoltre, il progetto ha riscontrato che i sistemi di produzione idroponica, tra cui serre e fattorie urbane verticali, si dimostrano i migliori candidati per un’applicazione sostenibile e priva di inconvenienti, mentre l’impiego delle sostanze chimiche di priming nei sistemi di produzione basata sul suolo richiedono l’ottimizzazione specifica per coltura della tecnologia di concia delle sementi a rilascio lento. È importante sottolineare che questa ricerca ha persino riconosciuto il bisogno di canali di sintesi economici per la produzione delle sostanze chimiche di priming allo scopo di aumentare la domanda potenziale nell’industria di protezione delle colture.
Coinvolgimento commerciale
Il progetto ChemPrime ha dato origine a risultati di valore sia scientifico che traslazionale. «Abbiamo scoperto nuovi geni regolatori nella percezione, nella segnalazione e nella compensazione del priming immunitario chimico nelle piante», afferma Ton. «Questi geni possono essere utilizzati dalle aziende di selettocoltura per la selezione di varietà di colture che rispondono bene a tali sostanze chimiche di induzione della resistenza. I nostri risultati hanno inoltre fornito nuove informazioni sui meccanismi tramite i quali le piante sottoposte al priming custodiscono una memoria immunitaria epigenetica». Il coinvolgimento del settore agro-tecnologico ha offerto una comprensione più approfondita delle potenzialità di impiego di agenti chimici di priming nonché delle esigenze e aspettative delle parti interessante nell’ambito di nuove strategie di protezione delle colture. «Ciò ha condotto all’instaurazione di un nuovo partenariato di ricerca con un’azienda di sementi che ha l’obiettivo di sfruttare la variazione epigenetica nella lattuga per ottimizzare il priming immunitario contro la peronospora. Inoltre, il progetto ChemPrime sta vagliando alcune opportunità di finanziamento per la creazione di un’azienda spin-off dedicata alla produzione biochimica di β-amminoacidi bioattivi», conclude Ton.
Parole chiave
ChemPrime, priming, protezione delle colture, piante, pesticidi, memoria immunitaria, β-amminoacidi di induzione della resistenza, acido R-β-amminobutirrico, R-β-omoserina
