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Conoscere i batteri per migliorare le colture

Campi di frumento


Migliorare le colture e aumentare la sicurezza alimentare con una migliore conoscenza di come alcuni ceppi di batteri si specializzano per superare la resistenza delle piante

Alcuni scienziati nel Regno Unito stanno tentando di trovare nuovi modi di migliorare le colture e aumentare la sicurezza alimentare acquisendo una migliore conoscenza di come alcuni ceppi di batteri si specializzano per superare la resistenza delle piante. Gli scienziati, che hanno presentato i loro risultati sulla rivista Science, hanno identificato i geni usati da alcuni ceppi del batterio Pseudomonas per superare i prodotti difensivi naturali prodotti da piante della famiglia della senape o di crocifere come broccoli e cavolini di Bruxelles.

"I microbi diventano patogeni solo quando trovano un modo di infettare un ospite e superare le difese dell'ospite," spiega l'autore principale, il dott. Jun Fan del John Innes Centre (JIC) presso il Norwich Research Park nel Regno Unito. "Le nostre scoperte rispondono ad alcune importanti domande sulla biologia ospite-patogeno."

I ricercatori spiegano che "la resistenza del non-ospite è la capacità della maggior parte delle specie di piante di resistere ai microbi o ai virus che riescono a diventare patogeni su altre piante. È la forma più prevalente di resistenza alle malattie delle piante, è durevole ed efficace contro un'ampia gamma di potenziali patogeni." I ricercatori ammettono però che le conoscenze sulla "loro base molecolare sono ancora scarse".

"Le piante generano un'enorme diversità di prodotti naturali, che hanno diversi ruoli per la difesa, la comunicazione e lo sviluppo," scrivono gli autori. "I prodotti naturali preformati costituiscono barriere chimiche per i funghi fitopatogeni e sono deterrenti nelle interazioni pianta-erbivoro.
Il loro ruolo nel restringere la gamma di ospiti batterici rimane oscuro, proprio come i meccanismi batterici coinvolti nell'apertura di una breccia nelle difese naturali dell'ospite veicolate dai prodotti."

Quindi, per capire meglio la biologia fondamentale ospite-patogeno e per far luce sullo sviluppo di una resistenza sostenibile alle principali malattie delle colture, il team di ricerca ha definito "le componenti delle piante che conferiscono la resistenza del non-ospite e le strategie usate dai patogeni virulenti per superare le barriere di resistenza".

Dopo aver condotto una serie di esperimenti, il team del dott. Fan ha confermato che le sostanze chimiche usate dalle piante crocifere per difendersi dai batteri sono gli isiotiocianati, l'azoto e i composti organici contenenti solfuro prodotti dalle piante della famiglia della senape come il cavolo, i broccoli e i cavolini di Bruxelles. Queste potenti molecole hanno proprietà antiossidanti, anticancro e antinfiammatorie per gli esseri umani.

Gli isotiocianati sono rilasciati dalla pianta quando viene messa in difficoltà o mangiata. È stato dimostrato in precedenza che sono attivi contro i batteri ma questa è la prima volta che si riesce a testare il loro ruolo essenziale usando piante vere. Senza questa classe di composti, le crocifere sarebbero più vulnerabili alle malattie portate da una gamma di batteri molto più ampia. Gli isotiocianati forniscono anche una barriera chimica per i funghi nocivi e un allarme di difesa tossica per gli insetti e gli altri erbivori.

Il team di scienziati del JIC e dell'Università di Edinburgo ha scoperto che i patogeni batterici portatori dei geni sax, che si pensa siano coinvolti nella detossificazione e nell'eliminazione degli isotiocianati, sono in grado di superare queste difese.

Capire come alcuni ceppi di batteri si specializzano per superare la resistenza delle piante aiuterà gli scienziati a identificare nuovi modi di migliorare le colture. "Queste scoperte hanno un più ampio significato per gli attuali sforzi per migliorare la sicurezza alimentare," dice il co-autore, il dott. Peter Doener, lettore presso l'Università di Edimburgo. "Definiscono una strategia per un controllo sostenibile della malattia nell'agricoltura stimolando la produzione e la varietà dei prodotti naturali in varie colture."

Gli autori scrivono, "Le nostre scoperte mostrano che i patogeni Pseudomonas hanno bisogno di meccanismi che dipendono dal gene sax per superare la resistenza del non-ospite veicolata dagli isotiocianati alifatici nella Arabidopsis." Osservano inoltre che questo lavoro ha dimostrato come "la resistenza del non-ospite ...a specifici genotipi patogeni, può essere resiliente, durevole e ampiamente efficace contro molti potenziali patogeni, rivelando così principi emergenti per la creazione di una resistenza sostenibile alle principali malattie delle colture".

Fonte: Cordis (25/03/2011)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: Arabidopsis, colture, piante, Pseudomonas, isiotiocianati
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