Come il frumento combatte i funghi
Nuovi approcci per produrre varietà di grano resistenti
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I cereali hanno una resistenza naturale ai funghi patogeni, ma l'oidio, ad esempio, può superare questa resistenza. Un team dell'Università di Zurigo ha ora scoperto un nuovo meccanismo che consente all'oidio di superare il sistema immunitario del grano. Questo apre la strada allo sviluppo mirato di varietà resistenti con un rischio ridotto di rottura della resistenza.
I cereali sono tra gli alimenti di base più importanti. Il grano, da solo, fornisce circa il 20% dell'apporto di proteine e calorie alle popolazioni di tutto il mondo. Tuttavia, la sua produzione è minacciata da malattie delle piante come il fungo dell'oidio del grano. Un'alternativa sostenibile all'uso di fungicidi è la coltivazione di varietà di grano geneticamente resistenti a questo patogeno. Tuttavia, in molti casi questa soluzione non è efficace a lungo termine perché l'oidio si evolve rapidamente ed è in grado di superare qualsiasi resistenza.
Sfruttare la resistenza naturale
Un team del Dipartimento di Biologia Vegetale e Microbica dell'Università di Zurigo ha ora condotto studi più approfonditi per stabilire come il fungo riesca a infettare il grano nonostante la presenza di geni di resistenza. I ricercatori hanno scoperto un'interazione finora sconosciuta tra i fattori di resistenza del grano e i fattori di malattia dell'oidio. "Questa comprensione più approfondita consente di impiegare i geni di resistenza in modo più mirato e di prevenire o rallentare il declino della resistenza", afferma la ricercatrice post-dottorato Zoe Bernasconi, uno degli autori principali dello studio, appena pubblicato su Nature Plants.
Il fungo dell'oidio produce centinaia di piccole proteine, note come effettori, che introduce nelle cellule dell'ospite. Qui contribuiscono a stabilire un'infezione. Le proteine di resistenza prodotte dal grano possono riconoscere direttamente alcuni di questi effettori. Ciò innesca una risposta immunitaria che blocca l'infezione. Tuttavia, il fungo spesso aggira questo problema modificando gli effettori riconosciuti o addirittura perdendoli del tutto.
Il grano viene ingannato dal fungo in due modi
Il team di ricerca ha ora identificato un nuovo effettore dell'oidio (chiamato AvrPm4) che viene riconosciuto dalla nota proteina di resistenza del grano Pm4. Tuttavia, sorprendentemente, il fungo è in grado di superare la resistenza mediata dalla Pm4, senza modificare o perdere l'effettore. L'astuzia sta nel fatto che possiede un secondo effettore che impedisce il riconoscimento di AvrPm4. "Sospettiamo che la funzione di AvrPm4 sia vitale per la sopravvivenza del fungo, ed è per questo che questo meccanismo insolito si è sviluppato nel corso della sua evoluzione", spiega Bernasconi.
L'aspetto particolarmente interessante è che il secondo effettore ha una doppia funzione. Non solo impedisce il riconoscimento del primo effettore AvrPm4, ma viene anche riconosciuto da un'altra proteina di resistenza. "Questo significa che, combinando le due proteine di resistenza nella stessa varietà di grano, potrebbe essere possibile attirare il fungo in un vicolo cieco evolutivo in cui non può più sfuggire alla risposta immunitaria del grano", spiega il ricercatore post-dottorato Lukas Kunz, altro autore principale dello studio.
Nuovi approcci per produrre varietà di grano resistenti
"Poiché ora conosciamo questi meccanismi e i fattori patogeni del fungo coinvolti, possiamo intervenire in modo più efficace per impedire all'oidio di superare la resistenza del grano", afferma Beat Keller, il professore che ha guidato il gruppo di ricerca fino al pensionamento dello scorso anno. Monitorando il patogeno dell'oidio, sarebbe ora possibile, ad esempio, utilizzare le varietà di grano resistenti in modo mirato nei luoghi in cui avranno il massimo impatto.
Anche una combinazione intelligente di geni di resistenza in nuove varietà di grano potrebbe essere un'opzione. "In teoria, misure come queste potrebbero rallentare in modo significativo lo sviluppo di nuovi ceppi fungini patogeni", afferma Keller. Il team ha già condotto i primi promettenti esperimenti in laboratorio. Per farlo, ha combinato geni di resistenza che hanno disattivato sia l'effettore AvrPm4 sia il secondo effettore. Ma resta da vedere se questo approccio funzionerà sul campo.
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Pubblicazione originale
Zoe Bernasconi, Aline G. Herger, Maria Del Pilar Caro, Lukas Kunz, Marion C. Müller, Ursin Stirnemann, Megan A. Outram, Victoria Widrig, Matthias Neidhart, Jonatan Isaksson, Seraina Schudel, Sebastian Rösli, Thomas Wicker, Kyle W. Bender, Cyril Zipfel, Peter N. Dodds, Melania Figueroa, Javier Sánchez-Martín, Beat Keller; "Virulence on Pm4 kinase-based resistance is determined by two divergent wheat powdery mildew effectors"; Nature Plants, 2026-1-12
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