Ricerca internazionale. L'Unimol e l' Università di Cordoba sulla prestigiosa rivista "Nature communications"

Scoperto un nuovo meccanismo di azione in un batterio agente di lotta biologica che protegge in maniera naturale le colture agrarie dall’attacco di un fungo letale La ricerca, pubblicata in questi giorni sulla prestigiosa rivista NATURE Communications, è il risultato di una attiva e sinergica collaborazione internazionale tra ricercatori dei gruppi di Patologia vegetale (Dipartimento Agricoltura, Ambiente e Alimenti) dell’Università del Molise e di Genetica dei funghi (Departamento de Genetica) dell’Università di Cordoba, Spagna. Lo scenario della difesa delle piante ci fa intravedere un futuro sempre più sostenibile e benefico per l’ambiente e per il consumatore di prodotti agro-alimentari ove l’uso dei fitofarmaci di sintesi sarà gradualmente rimpiazzato da fitofarmaci di origine naturale a basso rischio eco-tossicologico. In particolare, nella lotta contro i funghi fitopatogeni che vivono nel terreno e attaccano le radici delle piante (soilborne pathogens), i prodotti fitosanitari di sintesi chimica, oltre a risultare poco efficaci, finiscono per contaminare il terreno, l’acqua e gli alimenti. Pertanto, la scienza è alla ricerca di nuove soluzioni a basso impatto, come il controllo biologico basato sull’uso di microrganismi utili, antagonisti dei funghi fitopatogeni, in grado di ridurre/sostituire i prodotti di sintesi. Per poter sviluppare prodotti biologici altamente efficaci è di cruciale importanza studiare e comprendere i meccanismi di azione che entrano in gioco nell’interazione tra un agente di lotta biologica (BCA) e il patogeno, ma anche nell’interazione “tritrofica” BCA-Patogeno-Pianta ospite, nonché con l’ambiente dove gli stessi BCA andranno poi applicati.  La ricerca appena pubblicata su NATURE Communications, integrando tecniche di indagine biologica, genetico-molecolare e di microscopia avanzata ha scoperto e dimostrato i meccanismi attraverso i quali il batterio Rahnella aquatilis, ceppo Ra36, dopo aver individuato, raggiunto e colonizzato il fungo fitopatogeno Fusarium oxysporum nel suolo, mediante “sensori” di natura chimica, lo sfrutta come vettore per raggiungere più rapidamente ed efficientemente la radice della pianta. Il batterio nel suolo segue le ife del fungo (piccoli filamenti che gli permettono di creare una sorta di rete nel terreno attorno alla radice) e “nuota” letteralmente nel film d’acqua presente esternamente sulle ife fungine altamente igroscopiche. Una volta raggiunta la radice della pianta il batterio si sposta verso gli apici ifali e, “dissociandosi” dal fungo, penetra nella radice ma al tempo stesso impedisce l’accesso del patogeno e l’inizio del processo infettivo che avrebbe esito letale per la pianta. Il batterio R. aquatilis, nell’interazione con il fungo, inizia a produrre grandi quantità di acido gluconico, un composto che non solo non danneggia la pianta ma la protegge dal patogeno e le permette anche di migliorare la capacità di assorbire dal suolo composti come il ferro e altri elementi minerali essenziali. Il fungo fitopatogeno per infettare la pianta ha bisogno di un pH elevato (alcalino), ma l’acido gluconico secreto dal batterio riesce ad abbassare il pH in modo molto efficiente, bloccando così la capacità del fungo di aggredire la pianta e produrre infezione. Meccanismi così complessi e specifici sono il risultato di una lunga interazione e co-evoluzione tra microrganismi come funghi e batteri e tra questi e le piante. I risultati della ricerca evidenziano l’importanza della collaborazione internazionale tra gruppi di ricerca con competenze complementari: il team italiano dell’Università del Molise ha una consolidata esperienza nella selezione, valutazione e caratterizzazione di microrganismi agenti di lotta biologica, avendo costituito negli anni un’ampia collezione di ceppi microbici e sviluppato alcuni brevetti, mentre il team dell’Università di Cordoba è leader negli studi di genetica dei funghi, avendo costituito e caratterizzato un’ampia collezione di ceppi mutanti del fungo fitopatogeno Fusarium oxysporum. La proficua collaborazione fra i due team di ricerca ha permesso la generazione di nuove importanti conoscenze che potranno favorire un grande progresso nello sviluppo di un’agricoltura sempre più sostenibile, rispettosa dell’ambiente e del consumatore.  Lo studio è stato finanziato dai progetti: Studi su Agenti di Biocontrollo e loro Biomolecole per l’Ottimizzazione dell’Attività Repressiva di Ammendanti Naturali Contro Patogeni ad Habitat Terricolo di Colture Orticole, Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (IT). “Mecanismos Genéticos de la Infección Fúngica Inducidos por el Hospedador”, “Ministerio de Economía y Competitividad” (SP) Inoltre, parte delle ricerche sono state svolte nell’ambito di:  ITN FUNGIBRAIN, Marie Curie (FP7-PEOPLE-ITN-607963), Unione Europea; Dottorato di Ricerca in Difesa e Qualità delle Produzioni Agro-Alimentari e Forestali, Università del Molise (IT).   Alle ricerche vi hanno partecipato:

  • per l’Università del Molise (IT), il dott. Davide PALMIERI e il prof. Giuseppe LIMA
  • per l’Università di Cordoba (SP), il dott. David TURRÀ, la dott.ssa Stefania VITALE e il prof. Antonio DI PIETRO.

Ulteriori informazioni

Davide Palmieri, Stefania Vitale, Giuseppe Lima, Antonio Di Pietro, David Turrà. A bacterial endophyte exploits chemotropism of a fungal pathogen for plant colonization. Nature Communications. Doi: 10.1038/s41467-020-18994-5 (https://www.nature.com/articles/s41467-020-18994-5)