Gli esperti dicono che circa il 70-80% delle perdite di raccolto dovute a malattie microbiche è provocato da funghi, per questo i fungicidi sono importanti. Peccato che l’impiego di questi prodotti possa comportare anche rischi ambientali e che il loro effetto è necessariamente precario perché nel tempo i funghi diventano resistenti agli stessi ai fungicidi.
Ora uno studio condotto da ingegneri e fitopatologi della UC Riverside apre nuove prospettive per la difesa naturale della pianta: i ricercatori hanno trovato il modo di produrre una proteina che impedisce ai funghi di abbattere le pareti cellulari.
Ecco come funziona questa proteina.
Per entrare nei tessuti vegetali, i funghi producono enzimi che utilizzano reazioni catalitiche per abbattere le pareti cellulari resistenti. Tra questi ci sono le poligalatturonasi, o PG, ma le piante non sono indifese contro questo attacco perché producono proteine chiamate PG-inhibiting proteins, PGIP, che rallentano la catalisi.
I ricercatori hanno individuato il segmento di DNA che dice alla pianta come produrre PGIP nei fagiolini comuni. Hanno poi deciso di inserire segmenti completi e parziali nei genomi del lievito di birra per fare in modo che il lievito producesse PGIP. Il team ha utilizzato il lievito al posto delle piante per avere esiti certi dal momento che il lievito non ha PGIP e cresce più rapidamente delle piante.
Dopo aver constatato che il lievito si stava replicando con il nuovo DNA, i ricercatori lo hanno introdotto con successo in colture di Botrytis cinerea, un fungo che causa ad esempio la muffa grigia nelle pesche, e in colture di Aspergillus niger, che danneggia frutta e verdure.
Il lievito, con segmenti di DNA sia completi sia parziali che codificavano per la produzione di PGIP, aveva fatto ritardare la crescita dei funghi e stava creando queste proteine in abbondanza tale da renderne possibile una produzione su larga scala.
“Questi risultati confermano il potenziale dell’utilizzo di queste proteine PGIP come agenti esogeni capaci di inibire l’infezione fungina”, ha affermato Yanran Li, assistente professore di ingegneria chimica e ambientale del Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, che ha lavorato al progetto con il patologo delle piante Alexander Putman in il Dipartimento di Microbiologia e Patologia Vegetale. “I PGIP inibiscono solo il processo di infezione, ma probabilmente non sono fatali per nessun fungo. Pertanto, l’applicazione di questo peptide derivato da proteine vegetali naturali alle colture avrebbe un impatto minimo sull’ecologia delle piante e dei microbi”.
Li ha anche affermato che i PGIP si biodegradano in aminoacidi naturali, il che significa minori possibili effetti per i consumatori e per l’ambiente rispetto ai fungicidi sintetici micromolecolari.
“La generazione di piante transgeniche richiede tempo, come pure l’approvazione della loro introduzione nel settore. Invece i PGIP ingegnerizzati derivati da proteine naturali dopo l’approvazione potrebbero essere utilizzati facilmente in modo simile a un fungicida”, ha affermato Li.
Infatti, modificando il lievito in un modo leggermente diverso, i ricercatori sono stati in grado di farlo trasudare PGIP per l’applicazione esterna. Studi precedenti, tra l’altro, hanno dimostrato che liofilizzando i microbi presenti in natura sulle mele e rendendoli disponibili in una soluzione da spruzzare sulle colture si riducono notevolmente le malattie fungine. Secondo i ricercatori il lievito che produce PGIP potrebbe essere usato allo stesso modo.
Ma c’è un altro aspetto su cui i ricercatori stanno indagano: le piante instaurano anche relazioni benefiche con alcuni funghi. Le prossime tappe di questa ricerca saranno rivolte a garantire che le piante respingano solo i funghi dannosi.
I ricercatori continueranno a lavorare affinché queste proteine siano più efficienti nei confronti di una serie più ampia di funghi patogeni e valuteranno il potenziale dell’utilizzo di PGIP ingegnerizzati per sopprimere le malattie pre e post-raccolta indotte dai funghi.
Lo studio “Exploring the potential of engineering polygalacturonase‐inhibiting protein as an ecological, friendly, and nontoxic pest control agent,” è stato pubblicato su Biotechnology and Bioengineering.