La fragola è una delle colture più vulnerabili alle malattie fungine, in particolare alla botrite (Botrytis cinerea), agente eziologico della muffa grigia. Questo fungo è responsabile di perdite economiche significative, attaccando i frutti sia in campo che nella fase di post raccolta, anche se conservati a basse temperature.
La fragola, inoltre, è caratterizzata da un numero limitato di sostanze attive fungicide registrate e questo rende complessa la gestione della malattia. Un ulteriore vincolo è rappresentato dalle esigenze della Grande Distribuzione Organizzata (Gdo), che richiede livelli di residui molto bassi (più bassi rispetto a quelli stabiliti dalla legge) nei prodotti destinati alla vendita.
Di fronte a queste difficoltà, il mondo della ricerca sta esplorando nuove strategie di protezione delle piante. Tra queste, una delle più promettenti è rappresentata dall'Rna interferente (Rnai), una tecnologia innovativa che sfrutta meccanismi biologici naturali per silenziare specifici geni del patogeno.
Rna interferente, la natura al servizio della difesa
L'Rna interferente è un meccanismo di regolazione genica presente in tutti gli organismi eucarioti, dai funghi alle piante, dagli insetti agli animali. "Il principio di base nell'utilizzo di questo meccanismo per la difesa è che possiamo modulare l'espressione genica per ridurre o eliminare la produzione di proteine e/o enzimi chiave per il patogeno", ci spiega Luca Capriotti, ricercatore dell'Università Politecnica delle Marche che ha pubblicato un articolo sul tema insieme a Silvia Sabbadini, ideatrice della sperimentazione.
Il processo avviene grazie a lunghe molecole di Rna a doppio filamento (double-stranded Rna, dsRna) che vengono riconosciute da enzimi specifici chiamati Dicer, i quali le tagliano in frammenti più piccoli, detti siRna. Questi ultimi vengono poi caricati in un complesso di silenziamento genico che utilizza questi frammenti di piccoli Rna per legarsi con gli Rna messaggeri complementari, determinando la degradazione degli mRna del patogeno, limitandone la sintesi proteica.
In altre parole, quando il fungo entra in contatto con il dsRna prodotto si attiva un meccanismo che porta al silenziamento di uno specifico gene, solitamente importante per la sopravvivenza o la virulenza del patogeno.
Questo meccanismo può essere sfruttato in due strategie principali:
- Host-Induced Gene Silencing (HIGS): le piante vengono geneticamente modificate per produrre in modo costante i dsRNA necessari a combattere il patogeno.
- Spray-Induced Gene Silencing (SIGS): i dsRNA vengono applicati direttamente sulle piante, senza necessità di modificazioni genetiche, con un approccio simile a quello degli agrofarmaci.
La sperimentazione sulla fragola
Il team di ricercatori ha condotto un esperimento mirato a verificare l'efficacia dell'Rnai nel contrasto alla botrite. La ricerca si è articolata su due livelli. Da un lato sono state modificate delle piante di fragola della cultivar Romina* affinché esprimessero stabilmente un costrutto di Rnai contro due geni chiave della botrite (BcDCL1 e BcDCL2). In questo caso, dunque, è la pianta stessa che produce le molecole chiave dell'Rnai per la propria difesa dalla botrite.
L'aspetto positivo della strategia di produzione stabile in pianta è che la produzione di Rnai è costante e dunque la difesa non cala nel tempo, l'aspetto negativo è che è stata modificata geneticamente la pianta, impedendone di conseguenza la commercializzazione (essendo un Organismo Geneticamente Modificato).
Nel secondo caso, invece, le molecole di dsRna sono state sintetizzate in vitro e poi spruzzate direttamente sulle piante di fragola coltivate in serra, questa volta non modificate geneticamente, in concentrazioni di 50, 75 e 100 nanogrammi/microlitro. In questa tecnica l'aspetto positivo è l'assenza di modifiche genetiche per la pianta, quello negativo è il costo di produzione degli Rna e la scarsa persistenza in campo degli stessi.
In aggiunta ai trattamenti a base di dsRna aventi come target specifico i geni di botrite, Rna aventi un target genico diverso e l'acqua sono stati applicati come controlli negativi. I risultati hanno mostrato una significativa riduzione della gravità della malattia in tutte le tesi trattate con Rna specifico per il silenziamento genico in botrite, sebbene l'efficacia dell'approccio SIGS nel tempo fosse inferiore rispetto a quello della tesi con il fungicida di riferimento (cyprodinil e fludioxonil).
"Abbiamo visto che l'Rnai può ridurre la virulenza della botrite, anche senza modificare geneticamente le piante", sottolinea Capriotti. "Nel caso della strategia SIGS, l'efficacia della protezione dura alcuni giorni, dopo i quali sarebbe necessario un nuovo trattamento".
Fragole raccolte dalle differenti tesi a confronto
(Fonte foto: Università Politecnica delle Marche)
Potenzialità e limiti della tecnologia Rnai
L'Rna interferente apre scenari interessanti per la protezione della fragola e di altre colture, offrendo un'alternativa ai fungicidi di sintesi.
I vantaggi principali sono:
- Assenza di residui: un vantaggio importante per rispondere alle richieste dei consumatori e della Gdo.
- Specificità d'azione: i prodotti a base di Rna agiscono solo sugli organismi target, essendo completamente innocui per gli organismi non bersaglio.
- Possibile utilizzo in post raccolta: non lasciando residui normati, i prodotti a base di Rna possono essere impiegati in pre raccolta o anche in post, per limitare le perdite.
Tuttavia, ci sono ancora sfide da affrontare prima di un'applicazione commerciale su larga scala:
- Stabilità dell'Rna nell'ambiente: le molecole di Rna si degradano rapidamente per effetto della luce e degli enzimi presenti sulla superficie delle foglie. Per questo, i ricercatori stanno sperimentando soluzioni come nanoparticelle o vescicole lipidiche per migliorarne la stabilità.
- Costi di produzione: la sintesi in vitro di dsRna è ancora costosa, anche se sono in corso studi per sviluppare metodi più economici, come la produzione in batteri o piante trasformate geneticamente.
- Regolamentazione: sebbene la tecnologia SIGS non preveda la modifica genetica delle piante, l'impiego di Rna in agricoltura è ancora in fase di valutazione normativa in molte parti del mondo. Uno dei primi prodotti a base di Rna è stato registrato a dicembre 2023 negli Stati Uniti nella lotta alla dorifora della patata, aprendo di fatto la strada per la commercializzazione e l'impiego di questi prodotti.
