Gli insetti intelligenti del suolo offrono agli agricoltori un percorso ecologico per il controllo di malattie come la crosta della patata

Un metodo innovativo per controllare una serie di malattie delle colture dannose utilizzando batteri del suolo nativi e benefici è emerso da una collaborazione tra ricerca e industria. L'innovazione agro-tecnologica spera di offrire agli agricoltori un modo per ridurre i costi e i danni ambientali causati dai trattamenti chimici attualmente in uso per controllare le malattie delle colture, come la ticchiolatura delle patate.

Il team del John Innes Center nel Regno Unito ha isolato e testato centinaia di ceppi di Pseudomonas batteri dal terreno di un campo di patate commerciale, e quindi ha sequenziato i genomi di 69 di questi ceppi. Confrontando i genomi di quei ceppi che hanno dimostrato di sopprimere patogeno attività con quelli che non lo facevano, il team è stato in grado di identificare un meccanismo chiave in alcuni dei ceppi che proteggevano il raccolto di patate dai batteri nocivi che causano malattie.

Quindi, utilizzando una combinazione di esperimenti di chimica, genetica e infezione delle piante, hanno dimostrato che la produzione di piccole molecole chiamate lipopeptidi ciclici è importante per il controllo della comune crosta di patata.

Queste piccole molecole hanno un effetto antibatterico sui batteri patogeni che causano la comune crosta di patata, e aiutano la protezione Pseudomonas spostarsi e colonizzare le radici delle piante. Gli esperimenti hanno anche dimostrato che l'irrigazione provoca cambiamenti sostanziali nella diversità genetica Pseudomonas popolazione nel suolo.

La prima autrice dello studio, la dott.ssa Alba Pacheco-Moreno, ha affermato: "Identificando e convalidando i meccanismi di soppressione dei patogeni della patata, speriamo che il nostro studio accelererà lo sviluppo di agenti di controllo biologico per ridurre l'applicazione di trattamenti chimici dannosi per l'ambiente.

"L'approccio che descriviamo dovrebbe essere applicabile a un'ampia gamma di malattie delle piante perché si basa sulla comprensione dei meccanismi d'azione che sono importanti per gli agenti di controllo biologico", ha aggiunto.

Lo studio, che appare in eLife, propone un metodo mediante il quale i ricercatori possono eseguire lo screening del microbioma di praticamente qualsiasi sito di coltura e tenere conto delle variazioni delle condizioni pedologiche, agronomiche e ambientali.

Sfruttando i progressi nel sequenziamento genetico ad alta velocità, il metodo può schermare il microbioma del suolo alla ricerca di batteri terapeutici e capire quali molecole vengono prodotte per sopprimere i batteri patogeni.

Possono anche mostrare come questi insetti benefici siano influenzati da fattori agronomici come il tipo di suolo e l'irrigazione.

Il passo successivo per il nuovo approccio è rimettere gli insetti benefici nello stesso campo in numero maggiore o in cocktail di ceppi misti come trattamento di potenziamento del microbioma del suolo.

Il dottor Jacob Malone, Group Leader presso il centro John Innes e co-autore corrispondente dello studio, spiega i vantaggi: "L'enorme vantaggio di questo approccio è che stiamo utilizzando ceppi batterici prelevati dall'ambiente e reinseriti nello stesso specifico contesto biologico in numero maggiore, quindi non vi è alcun danno ecologico.

I potenziali metodi per applicare i booster del microbioma includono l'applicazione dei cocktail batterici come rivestimenti di semi, spray o tramite irrigazione a goccia.

Il dottor Andrew Truman, Group Leader presso il John Innes Centre, e corrispondente autore dello studio, ci parla della visione a lungo termine di questo metodo: "In futuro  non è la molecola prodotta dai batteri che useremmo, sarebbe la Pseudomonas sforzarsi. Offre un percorso più sostenibile: sappiamo che questi batteri colonizzano il terreno dove crescono le patate e forniscono protezione al raccolto. Usando un batterio, puoi facilmente coltivarlo e formularlo in modo appropriato e applicarlo al campo, ed è molto più ecologico rispetto all'utilizzo di una sostanza chimica sintetica".

Le malattie delle piante sono un problema agricolo che porta a grandi perdite di raccolti, come le patate. Importanti agenti patogeni della patata includono Streptomyces scabies, un agente patogeno batterico che causa la crosta della patata, e Phytophthora infestans, un agente patogeno oomicete che causa la peronospora della patata.

Pseudomonas i batteri sono comunemente associati alle piante e sono stati ampiamente studiati come agenti di controllo biologico, poiché secernono prodotti naturali che promuovono la crescita delle piante e sopprimono i patogeni. Tuttavia, il loro uso in passato è stato ostacolato dall'incoerenza.

Precedenti studi sulla soppressione della crosta di patata hanno indicato un potenziale ruolo di biocontrollo per pseudomonas. Tuttavia, il progresso è stato ostacolato dalla mancanza di conoscenza meccanicistica. Era anche ampiamente noto che l'irrigazione può sopprimere Streptomyces scabies infezione e ora questo studio suggerisce che ciò è dovuto all'effetto che l'acqua ha sulle popolazioni microbiche.