Decifrare i meccanismi genetici della resistenza naturale nelle piante per combattere i parassiti vegetali
I nematodi galligeni delle radici rappresentano una grande minaccia per le radici degli alberi di frutta a nocciolo, tra cui alcuni dei più diffusi come i peschi, i mandorli e i susini. L’infezione provoca il rigonfiamento delle radici, privando l’albero delle sostanze nutritive di cui ha bisogno. Il progetto IMMUNE, finanziato dall’UE, ha lavorato su un gene di resistenza, noto come Ma, per controllare questo parassita. Il gruppo di ricerca presso l’organizzazione ospitante, l’Istituto nazionale di ricerca per l’agricoltura, l’alimentazione e l’ambiente in Francia, ha isolato il gene dall’amolo, albero conosciuto con il nome scientifico Prunus cerasifera, al quale conferisce una resistenza totale a numerose specie di nematodi galligeni delle radici. Risulta di fondamentale importanza il fatto che il gene Ma è un membro della famiglia di geni TNL, caratterizzata da un’unica vasta estensione di cinque esoni terminali ripetuti. Ciascuno di questi cinque cosiddetti domini PL, oppure una delle loro associazioni, potrebbe fungere da recettore originale che rileva le proteine secrete dal nematode.
Cambiare i domini dei geni per rilevare i fattori indispensabili
Il gruppo ha sviluppato un metodo di trasformazione delle radici del susino che consente la determinazione del ruolo funzionale svolto da una data combinazione di domini. Ciononostante, non è stato possibile ottenere radici transgeniche portatrici di alcune combinazioni specifiche. «Abbiamo sottovalutato il tempo necessario per generare l’intera gamma di associazioni dei moduli e, pertanto, le attività di rilevamento dei fattori indispensabili», spiega Daniel Esmenjaud, il coordinatore del progetto. I ricercatori hanno inoltre posto l’accento sul modo in cui i cinque domini PL ripetuti nel gene Ma contribuiscono alla resistenza ai nematodi nei susini, scoprendo le modalità in cui possono interagire tra di loro e con altri domini TNL a livello intramolecolare e intermolecolare per attivare l’immunità delle piante. «A questo punto della nostra ricerca, i risultati non sono sufficientemente completi da consentirci di far progredire questi sviluppi applicati in altro modo se non attraverso le tradizionali tecniche di selettocoltura basate sull’ibridazione», specifica Esmenjaud. «L’ibridazione permette di valorizzare il gene Ma e gli altri geni della resistenza che abbiamo individuato nelle specie di Prunus per la creazione di materiali vegetali a elevate prestazioni.»
Comprendere meglio la specificità della resistenza
Il gruppo di ricerca si sta ora prendendo una pausa dal progetto IMMUNE e ha iniziato a lavorare in una direzione di ricerca complementare. «Ci prefiggiamo di sviluppare un approccio comparativo mediante l’impiego della genetica di associazione», spiega Esmenjaud. La mappatura di associazione studia geni identici nell’ambito di un’intera popolazione. Nell’amolo P. cerasifera, le sequenze di geni Ma controllano tutte le specie di nematodi galligeni delle radici valutate, oppure non ne controllano nessuna. In alcuni genotipi di mandorlo, i ricercatori hanno recentemente identificato sequenze di geni ortologhi Ma contraddistinti da uno spettro di resistenza incompleto e stanno cercando il massimo numero di tali sequenze ortologhe Ma nelle specie di Prunus. Il raffronto delle sequenze dovrebbe rivelare le regioni coinvolte nella resistenza a una o più specie di nematodi galligeni delle radici. Come prevede Esmenjaud: «La definizione della localizzazione e della specificità dei fattori o dei motivi determinanti alla base dello spettro di resistenza ai nematodi galligeni delle radici dovrebbe aprire la strada alla progettazione di nuove resistenze». Questa ricerca è stata condotta grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie.
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