Ogni pianta ha le sue croci e la soia ha un microscopico potente nemico: il nematode cistiforme, vive nel suolo e si sviluppa a danno degli apparati radicali. Una volta che un campo è infestato è quasi impossibile sradicarli.
Questi parassiti, invisibili ad occhio nudo, hanno delle protuberanze sporgenti che usano per perforare la radice della pianta, con queste iniettano delle sostanze peptidiche simili a quelli della stessa pianta. Sostanze peptidiche che sono normalmente presenti nella pianta e ne regolano gli aspetti del differenziamento cellulare, comunicando alle cellule meristematiche, che si rigenerano costantemente, se svilupparsi in una cellula di una radice, di una foglia o di un’altra parte della pianta.
Dopo la schiusa da un uovo nel terreno, il giovane nematode migra nella radice, dove crea un sito di alimentazione e si fa strada nel sistema circolatorio che la pianta utilizza per veicolare i nutrienti al suo interno. Una volta scelta la fonte della sua alimentazione, una cellula della radice, i nematodi la trasformano in un sincizio, una massa composta da centinaia di cellule metabolicamente attive che continuano a secernere peptidi e finiscono con assumere il controllo dei processi cellulari naturali della pianta. Questo processo allontana le risorse nutritive dalla pianta rendendole disponibili al nematode in via di sviluppo. A questo punto, i nematodi cambiano la loro morfologia, trasformandosi da forme simili a vermi in corpi sedentari a forma di limone che compaiono in modo evidente sulle radici, diventando visibili all’occhio.
Utilizzando le conoscenze sviluppate negli ultimi due decenni sui nematodi, un team di ricercatori ha effettuato uno studio e ha individuato un nuovo percorso che consente al nematode di interrompere i processi di crescita naturale della pianta per deviare le risorse a proprio vantaggio. La ricerca è stata pubblicata su New Phitology.
“Abbiamo scoperto che per arrivare a una cellula della radice il peptide deve raggiungere un recettore vegetale che gli permette di ottenere una risposta nella pianta. Sapevamo che il nematode trasportava il peptide nel citoplasma della cellula, ma il recettore si trova all’esterno della cellula“, ha detto Melissa Mitchum, che ha guidato lo studio e lavora presso il Dipartimento di patologia vegetale e l’ Institute of Plant Breeding, Genetics and Genomics (IPBGG) del College of Agricultural and Environmental Sciences dell’Università della Georgia.
“I nematodi hanno scoperto come cooptare quella parte della pianta – il suo sistema di secrezione – ma non capiamo qual è il sistema di secrezione di cui stanno approfittando”, ha detto Mitchum. “Se riusciremo a capire queste dinamiche, probabilmente scopriremo alcuni nuovi aspetti della biologia vegetale che potrebbero avere importanza per altri sistemi di patologie vegetali.”
“I peptidi nella pianta – ce ne sono molti tipi – dicono alla pianta come regolarne la crescita e lo sviluppo. Questi nematodi hanno trovato un modo per ingannare la pianta secernendo peptidi simili alla cellula della radice per creare un sito di alimentazione “, ha detto Mitchum. “Questo è il motivo per cui è un parassita così efficace: ha sviluppato questo peptide che assomiglia e funziona come un peptide vegetale, in questo modo viene accolto nella cellula della radice e induce la pianta a sostenere l’alimentazione del nematode.
“Stiamo cercando di capire come funzionano questi peptidi dei nematodi perché vogliamo escogitare un modo per interferire con questa loro capacità” hadetto Mitchum. “Se possiamo impedire ai nematodi di produrre quei peptidi o impedire loro di interferire con i processi nella cellula, possiamo progettare diversi metodi di resistenza. Ecco perché studiamo a questo livello dettagliato.”
Per combattere questi nematoidi sono state sviluppate varietà resistenti. Gli agricoltori possono arginare i danni, attuando le rotazioni colturali, ma i corpi delle femmine nematodi morte formano una cisti intorno a loro, proteggendo centinaia di uova. Queste cisti possono rimanere nel terreno per anni, proteggendo le uova fino a quando un raccolto ospite non viene nuovamente piantato e i nematodi riemergono.
Proprio per questo è nata SCN Coalition (SCN sta per Soybean Cyst Nematodes) un partenariato pubblico / privato di ricercatori universitari, specialisti e rappresentanti di aziende agricole, che sta monitorando con preoccupazione l’evoluzione della minaccia dei nematodi cistiformi nei confronti anche delle varietà resistenti (PI 88788).
“Se gli agricoltori piantano ripetutamente le stesse varietà resistenti, che sono la maggior parte di esse, e non si rendono conto di cosa succede sottoterra alla fine scopriranno che i nematodi sono diventati resistenti alle stesse varietà resistenti. Negli ultimi 20-30 anni, i nematodi sono passati dall’incapacità di riprodursi in queste varietà alla creazione di nuove popolazioni che sono molto aggressive e le densità di popolazione stanno aumentando “, ha detto Mitchum. “Per un agricoltore, l’unico modo per capire lo stato delle sue coltivazioni è inviare un campione di terreno a un laboratorio diagnostico. Questo di solito però viene fatto solo se si vedono sintomi fuori terra, ma questi nematodi possono causare una perdita di resa in assenza di sintomi fuori terra “.
Mitchum dice che ci sono più opzioni per progettare una nuova resistenza a questa malattia e per questo sono stati depositati diversi brevetti relativi alla ricerca descritta in questo studio. “Esistono diversi modi per progettare la resistenza attraverso questo unico percorso. Se riusciamo a eliminare un recettore, possiamo ridurre l’infezione, ma poiché il nematode coopta un normale percorso di crescita e sviluppo, dobbiamo farlo in modo che non interrompa lo sviluppo della pianta. Questa è un’interazione altamente evoluta e dobbiamo essere in grado di capirla per modificarla con precisione.
“Da un punto di vista genetico, stiamo lavorando con i coltivatori di soia per diversificare il germoplasma e collaborando con le aziende per fornire nuove varietà resistenti alla SCN ma parallelamente stiamo facendo questo tipo di ricerca scientifica di base per comprendere i meccanismi utilizzati dal nematode e riuscire a interferire in un modo nuovo. Molte volte il ritorno sugli investimenti nella ricerca non è così immediato o evidente”, ha detto Mitchum. “Deve esserci un equilibrio: dobbiamo investire nella ricerca che avrà un impatto immediato, ma se vogliamo proporre tecnologie innovative, i risultati arriveranno da un investimento in questo tipo di ricerca a lungo termine. “
Il progetto di ricerca è stato finanziato dalla National Science Foundation e dall’USDA National Institute of Food and Agriculture’s Agriculture and Food Research Initiative.