La fusariosi della spiga, causata dal fungo Fusarium graminearum, è una delle più importanti malattie del grano, sia duro che tenero, che porta a gravi perdite di produzione e alla contaminazione da parte di micotossine, in particolare della micotossina Don (deossinivalenolo), tossica sia per l'uomo che per gli animali.
Oggi sono disponibili varietà di frumento resistenti ma pochi studi hanno chiarito circa la loro capacità di resistere alla malattia 'gestendo' la chiusura degli stomi, eliminando una delle vie di accesso del fungo.
Uno studio condotto dall'Università della Tuscia di Viterbo, pubblicato a fine giugno sulla rivista scientifica PlosOne, ha fatto luce su quali geni siano coinvolti in questo meccanismo di difesa e quale sia l'effetto della malattia sulla attività fotosintetica delle piante non resistenti rispetto a quelle resistenti.
Per farci spiegare meglio cosa è stato scoperto e come questa scoperta può o potrà avere una importanza nella pratica di coltivazione abbiamo intervistato il professore Giorgio Mariano Balestra che ha coordinato questo studio.
Giorgio Mariano Balestra, cosa è stato fatto in questo studio?
"In virtù del progetto Psr SmartAgri platform coordinato dal Consorzio agrario dell'Umbria, stiamo lavorando sul grano per proteggerlo dal fungo (Fusarium graminearum) particolarmente dannoso ed agente causale della fusariosi della spiga. Con la dottoressa Sara Francesconi abbiamo approcciato la problematica fusariosi della spiga del grano studiando come la modulazione stomatica e differenti parametri fotosintetici, sono coinvolti nelle risposte di resistenza".
Come funziona quindi il meccanismo di resistenza?
"A seguito d'infezione da parte di Fusarium graminearum e, mediante analisi RT-qPCR, abbiamo chiarito quali geni sono coinvolti nella regolazione stomatica ed attiva nella cultivar Sumai3, resistente alla fusariosi, ma non nella cultivar Rebelde, sensibile alla fusariosi. Rispetto alla chiusura stomatica, nella cultivar Sumai3 sette geni risultano coinvolti nella regolazione positiva e due nella regolazione negativa, evidenziando un'interazione genica nell'apertura/chiusura degli stomi in risposta all'infezione da Fusarium graminearum.
Inoltre, a seguito dell'infezione da parte di questo fungo abbiamo chiarito come, con l'aumento della temperatura, si evidenzia un'influenza di determinati genotipi di grano determinando una diminuzione dell'efficienza fotosintetica nella cultivar Rebelde (sensibile) ma non nella cultivar Sumai3 (resistente), confermando così che i parametri fotosintetici sono correlati alla resistenza della fusariosi della spiga del grano".
Le piante non resistenti quando si ammalano oltre al rischio di micotossine hanno anche un calo della attività fotosintetica e quindi della produttività?
"Tutto è collegato e funzionale in risposta agli attacchi di Fusarium graminearum, e chiarire i meccanismi biologici di risposta delle differenti varietà al patogeno è fondamentale per ridurre l'impiego della chimica. Migliorando le nostre conoscenze, applicando nuove tecnologie, ma facendo tesoro di principi tradizionali, saremo sempre più in grado di sviluppare strategie sostenibili rispondenti alle differenti problematiche fitosanitarie, difendendo le nostre produzioni di grano, preservando l'ambiente e tutelando noi consumatori".
A destra un momento della ricerca su campo, a sinistra due spighe di grano, una con fusariosi inibita da sostanze naturali (a sinistra) e una colpita dal fungo (a destra)
(Fonte foto: Giorgio Mariano Balestra - Università della Tuscia)
Perché è importante essere venuti a conoscenza di questi meccanismi?
"Per ridurre gli input chimici nella protezione del grano dobbiamo innanzitutto chiarire i meccanismi d'interazione che si instaurano tra ospite e patogeno. Quindi, capire quali approcci di difesa sostenibile applicare, unitamente a tecnologie derivanti dall'agricoltura di precisione, che possono concorrere ad ottimizzare gli interventi di protezione e quindi prevenire e ridurre le perdite derivanti da Fusarium graminearum".
Quali potrebbero essere le applicazioni a livello di coltivazione del grano?
"Gli aspetti che stiamo studiando e traducendo in conoscenze applicative sono molteplici e tutti collegati tra di loro per migliorare la coltivazione del grano rispetto ai danni ed alle perdite economiche causati dalla fusariosi della spiga. Parallelamente agli aspetti d'interazione ospite/patogeno, stiamo registrando dei risultati molto significativi con principi attivi di origine naturale in grado di inibire efficacemente Fusarium graminearum, meglio delle attuali molecole chimiche utilizzate.
Il progetto Psr SmartAgri platform sta mettendo a punto una piattaforma interattiva dove tutti gli utenti potranno verificare in tempo reale il livello di rischio (basso, medio, alto) d'infezione da parte dell'agente della fusariosi, così da intervenire tempestivamente e preventivamente, in funzione di numerosi parametri (agronomico-colturali, microbiologici, fenologici, climatico-ambientali), ottimizzando gli interventi fitosanitari. Per andare oltre ed ottimizzare il tutto, in virtù delle risposte delle piante alle variazioni di temperatura, ora ci stiamo avvalendo di droni per monitoraggi in grado di elaborare delle risposte puntuali.
Ci auspichiamo nel breve di realizzare un sistema rapido, sensibile, economico e fruibile su larga scala, in grado di dare delle informazioni tempestive e di concreto supporto a scelte decisionali strategiche per la coltivazione del grano.
L'obiettivo è di coniugare le conoscenze specifiche inerenti le risposte di resistenza nelle piante di grano, le potenzialità applicative di sostanze naturali attive nei confronti dell'agente della fusariosi della spiga, avvalendoci di tecnologie dell'agricoltura di precisione applicabili alla protezione delle piante".
Oggi sono disponibili varietà di frumento resistenti ma pochi studi hanno chiarito circa la loro capacità di resistere alla malattia 'gestendo' la chiusura degli stomi, eliminando una delle vie di accesso del fungo.
Uno studio condotto dall'Università della Tuscia di Viterbo, pubblicato a fine giugno sulla rivista scientifica PlosOne, ha fatto luce su quali geni siano coinvolti in questo meccanismo di difesa e quale sia l'effetto della malattia sulla attività fotosintetica delle piante non resistenti rispetto a quelle resistenti.
Per farci spiegare meglio cosa è stato scoperto e come questa scoperta può o potrà avere una importanza nella pratica di coltivazione abbiamo intervistato il professore Giorgio Mariano Balestra che ha coordinato questo studio.
Giorgio Mariano Balestra, cosa è stato fatto in questo studio?
"In virtù del progetto Psr SmartAgri platform coordinato dal Consorzio agrario dell'Umbria, stiamo lavorando sul grano per proteggerlo dal fungo (Fusarium graminearum) particolarmente dannoso ed agente causale della fusariosi della spiga. Con la dottoressa Sara Francesconi abbiamo approcciato la problematica fusariosi della spiga del grano studiando come la modulazione stomatica e differenti parametri fotosintetici, sono coinvolti nelle risposte di resistenza".
Come funziona quindi il meccanismo di resistenza?
"A seguito d'infezione da parte di Fusarium graminearum e, mediante analisi RT-qPCR, abbiamo chiarito quali geni sono coinvolti nella regolazione stomatica ed attiva nella cultivar Sumai3, resistente alla fusariosi, ma non nella cultivar Rebelde, sensibile alla fusariosi. Rispetto alla chiusura stomatica, nella cultivar Sumai3 sette geni risultano coinvolti nella regolazione positiva e due nella regolazione negativa, evidenziando un'interazione genica nell'apertura/chiusura degli stomi in risposta all'infezione da Fusarium graminearum.
Inoltre, a seguito dell'infezione da parte di questo fungo abbiamo chiarito come, con l'aumento della temperatura, si evidenzia un'influenza di determinati genotipi di grano determinando una diminuzione dell'efficienza fotosintetica nella cultivar Rebelde (sensibile) ma non nella cultivar Sumai3 (resistente), confermando così che i parametri fotosintetici sono correlati alla resistenza della fusariosi della spiga del grano".
Le piante non resistenti quando si ammalano oltre al rischio di micotossine hanno anche un calo della attività fotosintetica e quindi della produttività?
"Tutto è collegato e funzionale in risposta agli attacchi di Fusarium graminearum, e chiarire i meccanismi biologici di risposta delle differenti varietà al patogeno è fondamentale per ridurre l'impiego della chimica. Migliorando le nostre conoscenze, applicando nuove tecnologie, ma facendo tesoro di principi tradizionali, saremo sempre più in grado di sviluppare strategie sostenibili rispondenti alle differenti problematiche fitosanitarie, difendendo le nostre produzioni di grano, preservando l'ambiente e tutelando noi consumatori".
A destra un momento della ricerca su campo, a sinistra due spighe di grano, una con fusariosi inibita da sostanze naturali (a sinistra) e una colpita dal fungo (a destra)
(Fonte foto: Giorgio Mariano Balestra - Università della Tuscia)
Perché è importante essere venuti a conoscenza di questi meccanismi?
"Per ridurre gli input chimici nella protezione del grano dobbiamo innanzitutto chiarire i meccanismi d'interazione che si instaurano tra ospite e patogeno. Quindi, capire quali approcci di difesa sostenibile applicare, unitamente a tecnologie derivanti dall'agricoltura di precisione, che possono concorrere ad ottimizzare gli interventi di protezione e quindi prevenire e ridurre le perdite derivanti da Fusarium graminearum".
Quali potrebbero essere le applicazioni a livello di coltivazione del grano?
"Gli aspetti che stiamo studiando e traducendo in conoscenze applicative sono molteplici e tutti collegati tra di loro per migliorare la coltivazione del grano rispetto ai danni ed alle perdite economiche causati dalla fusariosi della spiga. Parallelamente agli aspetti d'interazione ospite/patogeno, stiamo registrando dei risultati molto significativi con principi attivi di origine naturale in grado di inibire efficacemente Fusarium graminearum, meglio delle attuali molecole chimiche utilizzate.
Il progetto Psr SmartAgri platform sta mettendo a punto una piattaforma interattiva dove tutti gli utenti potranno verificare in tempo reale il livello di rischio (basso, medio, alto) d'infezione da parte dell'agente della fusariosi, così da intervenire tempestivamente e preventivamente, in funzione di numerosi parametri (agronomico-colturali, microbiologici, fenologici, climatico-ambientali), ottimizzando gli interventi fitosanitari. Per andare oltre ed ottimizzare il tutto, in virtù delle risposte delle piante alle variazioni di temperatura, ora ci stiamo avvalendo di droni per monitoraggi in grado di elaborare delle risposte puntuali.
Ci auspichiamo nel breve di realizzare un sistema rapido, sensibile, economico e fruibile su larga scala, in grado di dare delle informazioni tempestive e di concreto supporto a scelte decisionali strategiche per la coltivazione del grano.
L'obiettivo è di coniugare le conoscenze specifiche inerenti le risposte di resistenza nelle piante di grano, le potenzialità applicative di sostanze naturali attive nei confronti dell'agente della fusariosi della spiga, avvalendoci di tecnologie dell'agricoltura di precisione applicabili alla protezione delle piante".
