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Deciphering the role of oxylipins in the epigenetic mechanisms controlling plant immunization.

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Chiarire i misteri che si celano dietro l’immunità delle piante per proteggere le colture

L’utilizzo di pesticidi per ridurre le perdite di raccolto causate da parassiti e malattie danneggia l’ambiente e contribuisce ai cambiamenti climatici. Un’iniziativa dell’UE ha vagliato strategie alternative per proteggere le colture.

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Dopo una prima infezione, le piante rispondono in modo più efficace a un successivo contatto con l’agente patogeno, sviluppando resistenza. Questa immunizzazione delle piante, o priming, si basa su un determinato ricordo che segue alla prima esposizione, la durata del quale può variare da pochi giorni a intere generazioni. «Gli esperti considerano il priming l’approccio più sicuro ed efficace per stimolare il sistema immunitario endogeno delle piante», riferisce Ana López, borsista del programma Marie Skłodowska-Curie e coordinatrice generale del progetto EPILIPIN, finanziato dall’UE. «Inoltre, sono concordi sul fatto che il meccanismo di priming rappresenti il target perfetto per nuove di strategie di protezione delle colture, in quanto fornisce una resistenza naturale duratura agli agenti patogeni». Tuttavia, per poter applicare il priming alla protezione delle colture occorrono conoscenze più approfondite sui meccanismi coinvolti. Questa ricerca è stata intrapresa con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie.

Ossilipine specifiche e relative proteine necessarie per lo sviluppo del meccanismo immunitario di priming nelle piante

Nei processi di priming delle piante sono coinvolti composti a base di ossilipine endogene e meccanismi epigenetici. «Ad oggi non è stato ancora studiato il loro contributo specifico e il collegamento tra questi due percorsi», osserva López. «In linea con gli interessi e le priorità dell’UE, il progetto EPILIPIN mira a colmare questo vuoto di conoscenze mediante analisi dell’utilizzo di composti naturali – le ossilipine – per indurre il meccanismo di priming a lungo termine al fine di migliorare il rendimento dei raccolti, limitando al tempo stesso l’impatto dell’agricoltura sull’ambiente». I ricercatori sono partiti dall’individuazione del ruolo delle ossilipine nel priming. Hanno poi collocato la segnalazione delle ossilipine a monte dei meccanismi epigenetici, tra la percezione dell’agente patogeno e i cambiamenti epigenetici che mediano il priming (memoria). Stando ai risultati, i mitocondri svolgono un ruolo fondamentale nel percorso di segnalazione delle ossilipine. La principale funzione dei mitocondri è di produrre l’energia delle cellule mediante respirazione e di modulare il metabolismo cellulare. I risultati indicano inoltre che i cambiamenti a livello mitocondriale sono un elemento dei processi di priming.

Applicare correttamente il priming nella protezione delle colture

Il gruppo di ricerca del progetto EPILIPIN ha sviluppato un modello di funzionamento nel quale la segnalazione innescata dal riconoscimento dell’agente patogeno e mediata dalle ossilipine induce cambiamenti a livello mitocondriale che influiscono sulla deposizione dei marchi epigenetici alla base del ricordo dello stress (priming). I membri del gruppo di ricerca hanno indotto la resistenza duratura a diversi agenti patogeni delle piante, tra cui funghi, batteri e oomiceti, proteggendo in questo modo non solo i tessuti trattati, ma l’intera pianta, e in alcuni casi anche le generazioni successive. «Il modello non solo rafforza il ruolo delle ossilipine nei processi di priming, ma delinea anche la funzione dei mitocondri quali interfacce in grado di integrare segnali esterni e di coordinare le risposte delle piante ai cambiamenti ambientali», spiega López. «Questa scoperta potrebbe avere ripercussioni in diversi campi, dall’epigenetica alla difesa delle piante, dalla biologia cellulare all’ecologia fino all’evoluzionismo». López sostiene che i benefici del progetto EPILIPIN sono già tangibili. «Abbiamo individuato e collocato alcuni degli elementi nella cascata di segnalazione tra il riconoscimento dell’agente patogeno e la comparsa del ricordo dello stress mediata da meccanismi epigenetici e in grado di conferire alle piante una protezione a lungo termine». «EPILIPIN apre nuove strade allo sviluppo di strategie agricole alternative più naturali e sostenibili – una delle priorità dell’UE», conclude López. «Gli esiti delle ricerche potrebbero agevolare l’utilizzo dell’epigenetica nel priming delle piante, il che rappresenterebbe una vera svolta per i futuri programmi di gestione integrata per la lotta ai parassiti, con ripercussioni positive sui rendimenti delle colture».

Parole chiave

EPILIPIN, priming, pianta, colture, ossilipine, epigenetica, mitocondri, ricordo dello stress

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