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Scoperto il ruolo dei batteri nel metabolismo dei parassiti nocivi ai vegetali

Gli insetti che si nutrono di vegetali hanno sviluppato un rapporto simbiotico con i batteri nell’arco di milioni di anni. La comprensione di ciò che fa funzionare questo rapporto potrebbe aiutare i ricercatori a sviluppare strategie più efficaci per controllare i parassiti agricoli.

Alimenti e Risorse naturali

Gli insetti che si nutrono di vegetali rappresentano una grave minaccia per l’agricoltura. Il loro comportamento alimentare provoca la defogliazione, riduce la crescita vegetale e a volte può uccidere le colture. «Questi insetti possono anche provocare danni indiretti trasmettendo patogeni vegetali letali», spiega Emmanuelle Jousselin, borsista Marie Skłodowska-Curie e ricercatrice presso lo sponsor del progetto INRAE in Francia. «Ciò vale soprattutto per gli insetti che si nutrono di reti vegetali che trasportano acqua e sostanze nutritive conosciute come tessuti vascolari. Gli afidi sono probabilmente l’esempio più famoso di questo tipo di insetti».

Comportamento alimentare degli insetti

Comprendere il comportamento alimentare degli insetti è fondamentale per sviluppare strategie di protezione delle colture. Una considerazione importante è il rapporto che degli insetti con i batteri simbiotici che vivono nelle loro cellule. «I vegetali hanno bassi livelli di sostanze nutritive», aggiunge Jousselin. «Per eludere questa carenza, molti insetti hanno sviluppato rapporti con i batteri simbiotici, che sono in grado di sintetizzare sostanze nutritive essenziali mancanti nella loro alimentazione». Il progetto MicroPhan è stato avviato al fine di scoprire il modo in cui i batteri diventano partner collaborativi e per chiarire se gli insetti cambino questi contributi nutritivi quando passano a nuovi vegetali. Jousselin era inoltre interessata a stabilire il ruolo dei batteri simbiotici nell’evoluzione a lungo termine degli insetti. Questa ricerca è stata intrapresa con il sostegno del programma Azioni Marie Skłodowska-Curie. Jousselin si è concentrata sugli afidi che si nutrono di conifere. Sono state analizzate centinaia di specie di afidi per stabilire quali batteri fossero correlati a ciascuna specie. Il progetto ha scoperto che gli afidi oggetto di studio solitamente ospitano due tipi di batteri che partecipano alla loro alimentazione. Un batterio primario, Buchnera aphidicola, coesiste con un nuovo batterio che assume le funzioni metaboliche. «Di solito questo nuovo arrivato rimane a bordo diverso tempo, in alcuni casi fino a 30 milioni di anni, e coevolve con i suoi ospiti afidi e con il batterio primario», osserva Jousselin. «Tuttavia, abbiamo scoperto diversi casi in cui questo nuovo arrivato è sostituito da un altro batterio». Il progetto ha scoperto inoltre un tipo di batterio acquisito dagli afidi che si nutre di larici e di abeti di Douglas e che possiede una specifica funzione metabolica. Solo gli afidi che ospitano tale batterio possono nutrirsi di questi alberi. «Ciò indica che l’acquisizione di questo batterio potrebbe avere svolto un ruolo nella colonizzazione di tali conifere», spiega Jousselin.

Controllo delle infestazioni delle colture

I risultati del progetto forniscono nuove informazioni sulla biologia degli insetti succhiatori di linfa. «Siamo stati in grado di confermare che il loro rapporto con i batteri può cambiare nel tempo», dichiara Jousselin. «Tuttavia, il fatto che solitamente tutti i batteri portino la medesima funzione indica che la loro sostituzione potrebbe avere un impatto scarso sul comportamento alimentare degli afidi». La sostituzione di batteri simbiotici nel tempo potrebbe quindi essere guidata da fattori quali le interazioni competitive tra i batteri. «Questa ricerca è innanzitutto fondamentale, e tuttavia amplia le nostre conoscenze sull’ecologia di importanti specie parassitarie», osserva Jousselin. «Da una prospettiva applicata, la comprensione del ruolo dei batteri simbiotici negli insetti potrebbe essere essenziale per prevedere la loro resilienza ai cambiamenti ambientali e il loro potenziale invasivo. In ultima analisi, questo potrebbe guidare delle strategie per il controllo dei parassiti agricoli». I passi successivi, aggiunge Jousselin, includono la comprensione del modo in cui gli afidi compartimentalizzano e controllano diversi batteri simbiotici. «In generale, ma non sempre, questi batteri trovano alloggio in cellule specifiche», afferma Jousselin. «Sembra importante capire se e come tali cellule siano regolate degli afidi». Ciò potrebbe fornire informazioni riguardo le capacità degli afidi di controllare il proprio rapporto simbiotico, al fine di ottimizzarne i benefici. «Spero davvero che questo progetto possa incoraggiare i ricercatori a intraprendere ulteriori analisi alla scoperta dell’evoluzione di associazioni simbiotiche complesse», conclude Jousselin.

Parole chiave

MicroPhan, batteri, vascolare, patogeni, agricolo, simbiotico, insetti, afidi

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