Le persone si sono chiuse per anni perché l'agente patogeno Phytophthora infestens causa la devastante malattia della peronospora, fonte della carestia irlandese di patate, sulle patate, ma non ha alcun effetto su piante come la mela o il cetriolo. In che modo i meli e le piante di cetriolo sono in grado di scrollarsi di dosso completamente questo devastante agente patogeno? Gli scienziati agricoli si sono chiesti per anni: se questa resistenza è così completa e persiste per così tante generazioni, c'è un modo per trasferirla a piante sensibili come il grano e quindi fermare le malattie? sulla resistenza non host
Ci sono molti esempi di piante suscettibili a un patogeno ma in grado di resistere a un altro patogeno strettamente correlato. Scoprendo il meccanismo alla base della resistenza, possiamo ottenere una comprensione più profonda della pianta sistema immunitario e può anche scoprire aspetti precedentemente sconosciuti della segnalazione e regolazione immunitaria, che possono aiutare gli scienziati a migliorare la resistenza contro uno spettro più ampio di agenti patogeni.
Perché è così importante determinare la base molecolare della resistenza non ospite ?
Questa domanda è sempre stata importante poiché i patogeni sono una minaccia costante per l'agricoltura, limitando la quantità di cibo prodotta e dove è possibile coltivare i raccolti. Gli scienziati continuano a imparare modi per ridurre l'impatto delle malattie, attraverso lo sviluppo di pesticidi, l'implementazione di nuove pratiche sul campo e l'allevamento di colture con maggiore resistenza.
Tuttavia, il mondo moderno mina inavvertitamente questi sforzi in diversi modi. La globalizzazione e l'aumento del movimento hanno contribuito alla diffusione di agenti patogeni in nuovi ambienti. Un esempio lampante è la recente comparsa della malattia da esplosione del grano causata dal fungo Magnaporthe oryzae, che per lungo tempo non è stato in grado di colonizzare il grano.
"Il campo della resistenza non ospite si propone di identificare nuovi modi per progettare la resistenza a questi agenti patogeni delle piante, guidati da approcci che già esistono in natura", ha spiegato Matthew Moscou, uno scienziato del Sainsbury Laboratory di Norwich, nel Regno Unito. "Questa domanda è fondamentale per capire perché alcune piante vengono infettate da un particolare agente patogeno e altre no, e, viceversa, perché un dato agente patogeno può colonizzare con successo solo un numero limitato di specie vegetali, che collettivamente formano la sua gamma ospite".
Che cosa sappiamo?
Gli scienziati hanno imparato che la resistenza non ospite è una caratteristica controllata da molti geni e in gran parte governata dagli attributi caratteristici di una data costellazione di patogeni vegetali. Barriere fisiche preesistenti e indotte, come la cuticola della pianta, e la secrezione di molecole antimicrobiche sono spesso fattori chiave nella resistenza non ospite. Più recentemente gli scienziati hanno riconosciuto l'interazione tra i sensori immunitari di tipo NLR dell'ospite e le proteine effettrici dei patogeni secrete come un altro importante determinante della resistenza non ospite.
Cosa non sappiamo?
"Mentre il contributo dei commensali microbici (microbi che abitano naturalmente gli organi delle piante senza causare alcun danno) all'immunità delle piante è emerso negli ultimi anni, il loro ruolo esplicito nella resistenza non ospite non è stato ancora dimostrato", ha detto Ralph Panstruga, uno scienziato di RWTH Aachen University in Germania. “La nostra conoscenza sulla resistenza non ospite si basa in gran parte sui risultati ottenuti in una manciata di specie di piante di angiosperme (modello) che sono geneticamente molto trattabili. Non sappiamo ancora fino a che punto queste intuizioni possano essere generalizzate, soprattutto per quanto riguarda le non angiosperme ".
Sebbene ci siano molte cose che non sappiamo sulla resistenza non ospite, i recenti progressi tecnologici, come i metodi di sequenziamento del DNA, renderanno più facile per gli scienziati imparare di più. Per quanto riguarda la comprensione del contributo dei commensali microbici, gli scienziati hanno recentemente potuto esplorare questo aspetto attraverso esperimenti di ricostituzione con comunità microbiche sintetiche in combinazione con sistemi vegetali privi di germi. Questi strumenti sono stati istituiti solo di recente per alcune specie di piante modello e non sono ancora disponibili per molte colture importanti dal punto di vista agricolo.
Cosa può derivare dal rispondere a questa domanda?
Apprendere di più sulla resistenza non ospite aiuterà gli scienziati ad apprezzare meglio che suscettibilità e resistenza sono i risultati estremi delle interazioni tra piante e agenti patogeni, con tutti i tipi di forme intermedie possibili. Gli scienziati potrebbero anche scoprire patogeni vegetali sconosciuti su alcune specie, il che migliorerà le strategie di controllo delle malattie. Rispondere a questa domanda aiuterà anche gli scienziati a comprendere ulteriormente se i commensali microbici contribuiscono alla resistenza, che potrebbe costituire la base per future misure di protezione delle piante. Infine, questi approfondimenti completeranno il nostro quadro del sistema immunitario delle piante.
Per la recensione completa, leggi "Qual è la base molecolare della resistenza non ospite?" pubblicato nel numero di novembre del MPMI rivista. Questo articolo è il primo di una serie di dieci recensioni che esplorano le 10 principali domande senza risposta nelle interazioni molecolari pianta-microbo, che sono emerse da un'iniziativa di crowdsourcing guidata dal MPMI comitato editoriale della rivista al Congresso internazionale 2019 sulle interazioni molecolari tra piante e microbi a Glasgow, in Scozia.
Durante la riunione i partecipanti Panstruga e Moscou hanno sentito parlare della ricerca per identificare le 10 principali domande senza risposta in MPMI, ne furono subito affascinati. Quando hanno visto l'elenco finale, sono stati attratti dalla domanda sulla resistenza non ospite, una difesa vegetale che fornisce immunità a tutti i membri di una specie vegetale contro un microrganismo dannoso per altre specie vegetali.
"Poiché entrambi abbiamo pubblicato competenze nell'area della resistenza non host, era piuttosto ovvio che avremmo potuto contribuire con un articolo di revisione a questa domanda pertinente", ha affermato Panstruga. "Abbiamo sentito per un po 'di tempo che alcuni concetti e termini nel campo sono ambigui e forse fuorvianti, e che sarebbe stato il momento giusto per riassumere le attuali conoscenze, ma anche per chiarire alcuni aspetti e sollevare alcuni nuovi idee. "
