Attivare le naturali difese delle piante per una gestione innovativa agli stress biotici

Le piante, per individuare possibili agenti patogeni, utilizzano due tipi di recettori immunitari: quelli sulla superficie della cellula e quelli all’interno della cellula. In questo articolo ci focalizzeremo sui recettori della superficie cellulare, che hanno il compito di individuare le molecole derivate da patogeni che si raccolgono tra le cellule vegetali, attivando la prima linea di difesa della pianta denominata immunità innescata da pattern (PTI, Pattern-Triggered Immunity).

I recettori di riconoscimento dei pattern (PRR- Pattern Recognition Receptors) sono proteine specializzate localizzate sulla membrana plasmatica e costituiscono la base di questo sistema.

Essi funzionano come sentinelle, monitorando continuamente l'ambiente alla ricerca di pattern molecolari, ovvero particolari composti chimici che vengono prodotti dai microrganismi. Una volta riconosciuta la molecola estranea, si avvia una complessa cascata di segnali che si traduce in una serie completa di risposte genetiche e fisiologiche per limitare l'attacco dei patogeni.

Questo naturale sistema di risposta ai possibili attacchi da agenti esterni è una interessante forma di difesa che, se ben compresa, potrebbe essere attivata anche nelle colture coltivate per aumentarne la resistenza e quindi ridurre i trattamenti chimici. Si è già visto che arabidopsis, mela, pomodoro, riso, mais e manioca presentano risposte comuni, nonostante variazioni in termini di intensità e tempi.

Ad esempio: l'induzione della resistenza alle malattie, la biosintesi di ormoni (etilene e/o acido salicilico) e la riprogrammazione trascrizionale. Si è osservato che patogeni delle specie Trichoderma e Botrytis producono un elicitore (agente che induce una risposta difensiva) denominato Xyn11/eix, e la delucidazione del sistema di riconoscimento in Prunus potrebbe fornire una base per strategie mirate di controllo delle malattie.

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Grazie alla cooperazione tra istituti di ricerca cileni e israeliani, questo studio ha analizzato la funzione dell’immunità innescata da pattern in pesco e ciliegio dolce, indotta dall'elicitore fungino Xyn11/eix. I risultati hanno mostrato che Xyn11/eix induce due distinte risposte di difesa: la mortalità cellulare e l'aumento di etilene.

Inoltre, la suscettibilità all'infezione di Botrytis cinerea è significativamente ridotta grazie all’immunità indotta da Xyn11/eix. L'indagine ha anche rivelato modifiche nei modelli di espressione genica dopo il trattamento. È importante notare che i geni coinvolti nella biosintesi dell'acido salicilico e dell'etilene sono sovra regolati in pesco, ma non in ciliegio.

Questo risultato implica che in pesco le vie di segnalazione dell'etilene e dell'acido salicilico possono essere coinvolte nella risposta della pianta quando entra in contatto con l’elicitore Xyn11/eix. Inoltre, la ricerca ha rivelato che sia pesco che ciliegio presentano recettori di Xyn11/eix simili a quelli riscontrati in pomodoro.

Nel complesso, questi risultati indicano una notevole convergenza funzionale tra le famiglie delle Rosacee e delle Solanacee nelle risposte di difesa mediate da Xyn11/eix. Questa scoperta offre nuove opportunità per sviluppare strategie innovative di controllo delle malattie delle drupacee.

Fonte: Andree Alvarez, Uri Aceituno-Valenzuela, Meirav Leibman-Markus, Daniela Muñoz, Carlos Rubilar, Franco Figueroa, Manuel Pinto, Mauricio Latorre, Claudia Stange, Adi Avni, Maya Bar, Lorena Pizarro, "Discovery of functional PRRs for the fungal elicitor Xyn11/eix in Prunus fruit trees", Plant Stress, Volume 14, 2024, 100567, ISSN 2667-064X, https://doi.org/10.1016/j.stress.2024.100567.
Immagini: Alvarez et al.; Sl Fruit Service

Melissa Venturi
Università di Bologna (IT)

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