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Una leggera modifica del gene di suscettibilità potrebbe dar vita a varietà di riso sostenibili

Alcuni scienziati finanziati dall’UE hanno individuato i potenziali geni responsabili della suscettibilità alla ruggine della guaina, una malattia fungina che colpisce le colture di cereali in chicco come il riso, causando perdite di raccolto pari al 40 %. Piccole modifiche e personalizzazioni sperimentali di tali geni potrebbero contribuire al controllo della diffusione della malattia.

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L’Oryza sativa, conosciuta comunemente con il nome di riso asiatico, rappresenta il cereale con la maggior produzione dopo il mais ed è la fonte alimentare base maggiormente consumata da oltre la metà della popolazione mondiale. La ruggine della guaina, causata da un fungo patogeno necrotrofo presente nel suolo chiamato Rhizoctonia solani, è una grave malattia del riso che incide sul rendimento e sulla qualità del chicco. La malattia costituisce una minaccia crescente, soprattutto nei sistemi di produzione intensiva. I sintomi normalmente si sviluppano sulle guaine della foglia sotto forma di lesioni oblunghe intrise d’acqua, che presentano un colore grigio-verdastro. Man mano che la malattia progredisce, le lesioni tendono a fondersi, formandone di più grandi con centri bianco-grigiastri circondati da bordi irregolari. Tali lesioni interrompono il flusso di acqua e di sostanze nutritive verso la punta della foglia.

Un’alternativa ai metodi chimici per il controllo della ruggine della guaina

L’implementazione su larga scala di varietà semi-nane e l’uso massiccio di fertilizzanti azotati hanno causato un notevole aumento dell’incidenza della ruggine della guaina nel riso. Poiché al momento non esistono varietà di riso coltivabili resistenti alla malattia, il principale metodo di controllo contro la ruggine della guaina consiste nell’uso di fungicidi. Inoltre, la mancanza di un germoplasma capace di fornire resistenza ostacola i programmi di selettocoltura della pianta. «Siamo riusciti ad individuare nel riso alcuni potenziali geni di suscettibilità che potrebbero fungere da bersagli per costruire una resistenza robusta, duratura e ad ampio spettro contro la ruggine della guaina», afferma Wladimir Tameling, coordinatore del progetto RiZeSisT che ha ricevuto un finanziamento nell’ambito del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. Un gene di suscettibilità descrive un qualsiasi gene vegetale capace di rendere la pianta vulnerabile alle infezioni. A tal fine, ospita interazioni compatibili con agenti patogeni, consentendo loro di svilupparsi e riprodursi. «L’obiettivo finale è modificare la funzione del gene di suscettibilità per limitare la capacità dell’agente patogeno di indurre la malattia», osserva Johanna Acevedo-Garcia, beneficiaria del programma Marie Skłodowska-Curie.

Analizzare i meccanismi molecolari di suscettibilità all’R. solani

Acevedo-Garcia ha utilizzato biotest di foglie staccate per esaminare la risposta della pianta all’R. solani. In particolare, ha inoculato l’R. solani nelle varietà di riso, e ha utilizzato un metodo di screening mediante microcamera per quantificare la resistenza. Lo stesso metodo è stato utilizzato per eseguire l’analisi del sequenziamento dell’RNA del riso infettato, da cui è emersa la sovraregolazione e sottoregolazione dei geni indotta dall’agente patogeno (rispettivamente 135 e 1 091 geni). Questi risultati sono stati utilizzati per individuare un numero di potenziali geni di suscettibilità nel riso. Acevedo-Garcia ha avuto alcuni problemi con alcuni isolati dell’R. solani ottenuti dalle raccolte pubbliche di germoplasma, che hanno impattato la sua analisi. Dopo aver sequenziato i genomi, la ricercatrice ha scoperto che non si trattava di R. solani, bensì di un altro microorganismo. «Un altro compito arduo è stato quello di adattare i biotest in modo efficace e fornire risultati altamente riproducibili. La ricerca in questo campo è ancora latente», spiega Acevedo-Garcia. «Abbiamo concentrato fortemente i nostri sforzi in questa direzione e siamo molto orgogliosi di aver sviluppato robusti biotest nelle piante e nelle foglie staccate per studiare la risposta del nostro materiale vegetale all’agente patogeno». Tameling conclude: «Sondare la funzione del gene di suscettibilità nel riso aprirà nuove strade nello sviluppo di una resistenza ad ampio spettro delle colture contro la ruggine della guaina. La nostra ricerca è destinata ad avere un grande impatto sui programmi di selettocoltura e contribuirà a produrre migliori varietà di riso in grado di resistere ai danni causati dall’R. solani, senza gli effetti collaterali dei metodi chimici».

Parole chiave

RiZeSisT, riso, ruggine della guaina, gene di suscettibilità, R. solani, varietà di riso, biotest, selettocoltura, resistenza ad ampio spettro

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28 Aprile 2021