Istat - Fitofarmaci
Da molti anni la ricerca è impegnata a identificare strade alternative all’uso dei fitofarmaci per il contenimento di patogeni che causano danni gravi all’agricoltura. Le biotecnologie vegetali possono essere di valido aiuto per avere piante resistenti a patogeni. Lo sviluppo di una strategia molecolare per combattere più efficacemente un’importante classe di virus vegetali quali i geminivirus permetterà in futuro di controllarne meglio la diffusione contenendo le perdite economiche. Nel presente è valso ai suoi scopritori il prestigioso titolo di Eccellenza Enea 2008.
Mario Tavazza, biologo e responsabile scientifico del progetto premiato.
Quanto sono importanti le biotecnologie in questo settore di applicazione?
L’uso delle biotecnologie è estremamente importante: basti pensare alla possibilità di rendere una specie vegetale resistente ad un determinato patogeno anche in assenza del carattere di resistenza nel patrimonio genetico della specie in esame. Ad oggi non esistono fitofarmaci in grado di curare le malattie virali e non sempre i caratteri di resistenza ad un determinato virus sono presenti in una determinata specie vegetale. L’unico modo efficace per contrastarle è l’impiego di piante resistenti.
Se le malattie virali non possono essere curate a quale scopo sono usati i fitofarmaci?
Nel caso delle malattie virali i fitofarmaci sono utilizzati per controllare i vettori che trasmettono il virus. Nel caso della maggior parte dei geminivirus, in particolare del virus dell’accartocciamento fogliare giallo del pomodoro Tylcv (Tomato yellow leaf curl virus), il vettore naturale di trasmissione è una mosca bianca, la Bemisia tabaci.
Le malattie provocate dai geminivirus quali colture interessano?
Questa classe di virus causa ingenti danni alle produzioni agricole nelle regioni subtropicali e tropicali del mondo. Tra le colture interessate mais, manioca, cotone, pomodoro, fagiolo e peperone. In Italia le regioni maggiormente interessate sono Sicilia e Sardegna, sebbene infezioni da geminivirus siano state riscontrate anche in Calabria e Puglia.
I geminivirus possono essere un fattore limitante per alcune colture in Italia?
Sì, ad oggi per la coltura del pomodoro. In Sardegna nel 2003 la perdita di produttività del pomodoro dovuta all’infezione della specie Sarda del Tylcv, chiamata Tomato yellow leaf curl Sardinia virus, Tylcsv, è stata superiore al 50%. Il danno economico subito dagli agricoltori è stato parzialmente indennizzato dallo Stato italiano con 10 milioni di euro.
La tecnologia Enea è nuova oppure è il perfezionamento di una già esistente?
Ad oggi la strategia biotecnologica più ampiamente utilizzata per introdurre caratteri di resistenza a virus va sotto il nome di “resistenza derivata dal patogeno” (Pathogen-Derived Resistance, PDR). Il fondamento delle PDR è che l’espressione in pianta di opportune sequenze derivate dal patrimonio genetico di un virus è in grado di rendere la pianta resistente alla malattia provocata da quel virus. Mentre la PDR è una tecnologia matura ed estremamente efficace nei confronti di virus con genoma ad RNA, ad oggi non altrettanto può dirsi nei confronti di quelli con genoma a DNA tra cui appunto i geminivirus. In generale le PDR possono essere divise in due gruppi a seconda della molecola di origine virale alla base della resistenza: PDR mediate da proteina o da RNA. L’obiettivo iniziale della nostra ricerca è stato comprendere i meccanismi molecolari alla base della scarsa efficacia delle PDR mediate da proteina nel controllare i geminivirus. Una volta compreso il meccanismo, che è stato identificato nel silenziamento genico indotto dal Tylcsv, abbiamo quindi elaborato una strategia molecolare che superasse tale ostacolo.
Come siete arrivati alla conclusione che il silenziamento genico indotto dal virus fosse il tallone d’Achille delle PDR mediate da proteina?
Precedenti ricerche suggerivano una possibile correlazione tra suscettibilità al Tylcsv e mancata produzione nelle piante transgeniche della proteina interferente. Se il prodotto proteico derivato dal geminivirus non è in grado di bloccare completamente la replicazione virale, allora l’infezione attiverà un meccanismo di difesa della pianta, il silenziamento genico, che porterà alla degradazione sequenza – specifica delle molecole di RNA omologhe al genoma virale, senza tuttavia bloccare in maniera efficace l’infezione. Come conseguenza dell’attivazione del silenziamento genico i trascritti del transgene sono degradati, provocando la mancata produzione della proteina interferente e quindi la perdita completa della resistenza. La verifica sperimentale di tale modello ha previsto lo sviluppo di una nuova strategia molecolare volta ad ottenere un transgene che fosse un bersaglio inefficiente del silenziamento genico indotto dal virus.
Qual è la direzione futura della ricerca in questo campo?
Aver compreso il punto debole delle PDR mediate da proteina per la lotta ai geminivirus ha permesso da un lato lo sviluppo di una strategia molecolare per combattere più efficacemente questa importante classe di patogeni e dall’altro una maggiore consapevolezza sui limiti che le PDR mediate da proteine possono presentare a lungo termine. Il quadro suggerisce per il futuro l’importanza di ricerche per l’ottenimento di piante resistenti ad un ampio spettro di geminivirus.
