Drosophila suzukii ovidepone nei frutti maturi compromettendone la qualità e favorendo infezioni secondarie, per questo motivo rappresenta una minaccia in frutticoltura. I metodi di controllo tradizionali includono trattamenti a basse temperature e fumigazione con insetticidi, ma la loro efficacia ed i meccanismi d'azione non sono ancora del tutto chiari.
Un recente studio dalla Corea ha analizzato l'effetto combinato dell'etil formiato (EF) e del freddo su questa specie invasiva, analizzando le alterazioni metaboliche per comprendere meglio l’impatto sulla fisiologia dell’insetto.
L'etil formiato è un composto volatile con proprietà insetticide, normalmente presente in natura, che agisce in tempi brevi e senza lasciare residui.
Tuttavia, la sua efficacia è limitata dalla bassa penetrazione nei tessuti e dalla necessità di alte concentrazioni. Invece, per quanto concerne i trattamenti a basse temperature, essi sono comunemente utilizzati nei processi di esportazione e quarantena della frutta, risultando efficaci nel controllo dei parassiti senza compromettere la qualità.
La combinazione di questi due approcci sembra potenziare gli effetti insetticidi, ma i meccanismi biochimici alla base di questa sinergia non erano ancora stati chiariti.
Attraverso un'analisi metabolomica comparativa, i ricercatori hanno identificato le principali vie metaboliche alterate dell’insetto dal trattamento combinato. Si è osservato un impatto significativo sul ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA), coinvolto nella produzione di energia, e sulla sintesi di purine e pirimidine, fondamentali per il metabolismo degli acidi nucleici.
Inoltre, è emerso che metaboliti legati alla detossificazione, come il citocromo P450 e il glutatione, subiscono notevoli variazioni, suggerendo un'intensa risposta allo stress.
Immagine 1: Analisi del percorso del metabolismo degli sfingolipidi. I lipidi sovraregolati e sottoregolati sono indicati rispettivamente da linee rosse e blu. I numeri rappresentano gli ID KEGG. Fonte: Junbeom Lee et al., 2024.
Il trattamento con etil formiato ha mostrato una chiara inibizione della citocromo c ossidasi, l'ultimo enzima della catena di trasporto degli elettroni mitocondriale, con conseguente accumulo di intermedi del ciclo di Krebs e riduzione dell'efficienza energetica di Drosophila.
Il freddo, invece, ha stimolato il metabolismo glicolitico, favorendo la produzione di energia in risposta allo stress termico. Inoltre, il trattamento combinato ha provocato un incremento della sintesi di sfingolipidi, fondamentali per l'integrità della membrana cellulare e per la risposta immunitaria dell'insetto.
Inoltre, è stata osservata una riduzione di flavin mononucleotide (FMN), cofattore essenziale per il funzionamento della P450 ossidoreduttasi, un enzima chiave nei processi di detossificazione. Questa riduzione potrebbe compromettere la capacità di Drosophila di resistere agli stress ambientali e chimici, aumentando la letalità del trattamento combinato.
Infine, è stata rilevata un'alterazione significativa nei livelli di glutatione disolfuro (GSSG), un indicatore di stress ossidativo, suggerendo che l'azione combinata di etil formiato e freddo generi un forte squilibrio redox nelle cellule dell'insetto.
Questi risultati aprono nuove prospettive per la gestione eco-compatibile di Drosophila suzukii. La combinazione di etil formiato e basse temperature si è dimostrata una strategia efficace e sostenibile per il controllo di questo insetto dannoso.
La comprensione approfondita dei meccanismi metabolici coinvolti permette non solo di ottimizzare i trattamenti attuali, ma anche di sviluppare nuove strategie mirate, minimizzando l'impatto ambientale.
Infine, lo studio fornisce dati importanti per il miglioramento delle pratiche di quarantena e per l'individuazione di biomarcatori utili nella valutazione dell'efficacia dei trattamenti.
Fonte: Lee, J., Kim, H. K., Jeon, J. C., Seok, S. J., Kim, G. H., Koo, H. N., & Lee, D. W. (2024). Metabolite changes by combined treatment, ethyl formate and low temperature, in Drosophila suzukii. Scientific Reports, 14(1), 25948. https://doi-org/10.1038/s41598-024-77436-0.
Immagini: Entomology Today; Junbeom Lee et al., 2024.
Andrea Giovannini
Università di Bologna (IT)
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