Trichoderma gamsii T6085, la modulazione dei geni di difesa in frumento

Negli anni recenti, in un'ottica di sostenibilità e riduzione dell'impiego di composti di sintesi in agricoltura - anche alla luce dell'attuale quadro normativo europeo - l'utilizzo di (micro)organismi benefici come sostanza attiva di formulati commerciali per la difesa delle colture sta portando a risultati sempre più convincenti.

I funghi filamentosi sono considerati tra i più interessanti e promettenti agenti di biocontrollo di numerosi patogeni vegetali, responsabili di importanti malattie di interesse agrario, grazie alla loro capacità di utilizzare diversi meccanismi d'azione quali la competizione per i nutrienti e per lo spazio, il micoparassitismo, la produzione di composti ad attività antibiotica e la modulazione del sistema di difesa delle piante (compresi i meccanismi di resistenza sistemica). Molti di questi funghi benefici appartengono al genere Trichoderma, come T. gamsii T6085, prelevato da un terreno non coltivato in Ucraina e conservato presso il Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Agroambientali (Disaaa-a) dell'Università di Pisa.

L'isolato T6085, che è oggetto di studio del gruppo di Patologia Vegetale del Disaaa-a dal 2012, è un ottimo antagonista e micoparassita di specie di Fusarium, agenti causali della fusariosi della spiga di frumento (FHB, i cui sintomi sono visibili in Figura 1). Il microrganismo benefico è infatti in grado di ridurre significativamente la crescita del patogeno e la sua capacità di produrre micotossine nella granella, di parassitizzarne il micelio e di competere efficacemente con esso per la colonizzazione di residui colturali e substrati di crescita. T6085 mostra uno stile di vita endofita sia dell'apparato radicale che dei tessuti delle spighe di frumento e, quando applicato su di esse, riduce significativamente l'incidenza della malattia. 

Figura 1. Spighe di frumento in pieno campo mostranti i sintomi iniziali tipici della fusariosi. Le spighette infette sono caratterizzate da un disseccamento prematuro

(Fonte: Samuele Risoli)

Allo scopo di completare il quadro dei meccanismi di azione messi in atto da T6085 contro gli agenti causali di FHB, è stata studiata la sua capacità di modulare i geni connessi con la difesa in radici e spighe di Triticum aestivum (cv. Apogee). La regolazione dell'espressione genica è stata valutata attraverso l'analisi dell'espressione dei geni pal, lox1, pr1 e pgip2 (codificanti, rispettivamente, per la fenilalanina ammonio liasi, la lipossigenasi 1, una proteina PR-1 e una proteina inibitrice delle poligalatturonasi) mediante Real-Time PCR quantitativa condotta su radici di piantine, in co-coltura su mezzo agarizzato con T6085, e su spighe, inoculate in antesi con una sospensione di spore, prelevate a diversi tempi dall'inoculazione.

Nelle radici è stato osservato un incremento significativo dell'espressione di tutti i geni, tranne lox1, dopo due, tre e quattro giorni dall'inoculazione rispetto a quanto verificato nelle piante controllo non inoculate (Figura 2). Per le spighe, solo il gene pgip2 è risultato sovraespresso dopo due giorni, mentre il gene pr1 ha fatto registrare una sovra-espressione solamente dopo sei giorni (Figura 2) dall'inoculazione di T6085. 

Figura 2. Risultati ottenuti dall'analisi di espressione effettuata su radici (dopo 48, 72 e 96 ore dall'inoculazione con T. gamsii T6085) e spighe (dopo 48, 96 e 144 ore dall'inoculo con T. gamsii T6085) di Triticum aestivum cv. Apogee. Per i geni presi in considerazione (pal, lox1, pr1 e pgip2, codificanti, rispettivamente, per la fenilalanina ammonio liasi, la lipossigenasi 1, una proteina PR-1 e una proteina inibitrice delle poligalatturonasi), a tonalità crescenti di verde corrispondono valori crescenti di sovra espressione genica, mentre a tonalità crescenti di rosso corrispondono valori decrescenti di espressione genica. *: differenze statisticamente significative (P < 0,05); ns: differenze non statisticamente significative (P ≥ 0,05)

(Fonte: Samuele Risoli)

Al fine di delineare un possibile effetto del genotipo dell'ospite sulla capacità endofitica di radici da parte di T6085, l'apparato radicale di diverse cultivar di frumento tenero (T. aestivum) e duro (T. durum) sono state inoculate con l'isolato e le percentuali di colonizzazione sono state confrontate con quella registrata per la cv. Apogee (utilizzata come controllo positivo). T6085 è in grado di colonizzare il 92% dei campioni analizzati per la cv. Monnalisa (T. durum) e il 45% per la cv. Wiwa (T. aestivum); per le rimanenti cultivar le percentuali di colonizzazione sono risultate sempre inferiori al 40%. 

I risultati ottenuti hanno fornito indicazioni positive circa la capacità di T6085 di indurre risposte di difesa nell'ospite e di colonizzare l'apparato radicale in maniera genotipo-dipendente. Da un lato si completa, così, l'arsenale dei possibili meccanismi d'azione utilizzati da questo isolato nella difesa del frumento dalla fusariosi della spiga e, dall'altro, si aprono nuovi scenari sulle basi molecolari dell'interazione tra il fungo e i diversi genotipi dell'ospite. 

Samuele Risoli, categoria "Difesa delle colture"
(Fonte: Samuele Risoli)

Per eventuali contatti: samuele.risoli@iusspavia.it

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