Una visione più approfondita della guerra tra piante e patogeni
Quando un agente patogeno invade una pianta, si alzano le difese e si scatena una battaglia a livello cellulare. In caso di necessità, la comunicazione tra le cellule consente di condividere le risorse e le informazioni all’interno dell'organismo. Nelle piante, questo avviene attraverso il simplasto, un sistema unico di sottili linee di connessione chiamate plasmodesmi (PD) che scorrono tra le cellule. I PD sono ritenuti un campo di battaglia fondamentale tra pianta e agente patogeno. Durante le risposte immunitarie, le piante regolano i PD per chiudere i collegamenti tra le cellule. Gli agenti patogeni cercano di sopprimere questa regolazione per mantenere aperte le vie di comunicazione. Ma le ragioni esatte di queste azioni sono sconosciute. Nel progetto INTERCELLAR, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, i ricercatori hanno utilizzato una serie di tecniche sperimentali e computazionali per indagare come il simplasto contribuisca esattamente alle strategie di infezione e difesa. «Le risposte dei plasmodesmi agli agenti patogeni e gli agenti patogeni che mirano e sopprimono tali risposte sono comuni in un’ampia gamma di specie e microbi che causano malattie», spiega Christine Faulkner, responsabile del progetto presso il John Innes Centre. «Mi aspetto che i nostri risultati siano ampiamente rilevanti e traducibili ad altre specie.»
Scoprire il ruolo dei plasmodesmi
Il team ha ipotizzato che le piante chiudano i PD per accumulare ormoni di difesa nelle cellule al fine di rispondere a una minaccia patogena. Si pensava che l’agente patogeno combattesse questa risposta in modo che le sue proteine effettrici, ossia gli strumenti che usano per infettare, fossero in grado di spostarsi in nuove cellule e iniziare a manipolarle, oltre a mantenere aperta una linea di approvvigionamento di zuccheri per condurre l’infezione. Per mettere alla prova queste ipotesi, il team di INTERCELLAR ha cercato cambiamenti genetici nel sistema immunitario e nella produzione di molecole in piante mutanti che non riescono a chiudere il PD. Hanno anche analizzato un patogeno fungino per trovare proteine effettrici in grado di muoversi tra le cellule. I ricercatori hanno anche adottato approcci più mirati. Nelle piante ospiti, hanno verificato come cambiavano le risposte immunitarie quando il PD veniva perturbato e hanno usato modelli per vedere se le risposte erano coerenti con la diffusione di segnali chimici attraverso i PD.
Risultati inaspettati e significativi
Il progetto ha scoperto molte proteine effettrici di un patogeno fungino in grado di muoversi attraverso i PD verso le cellule non infette, e persino una che prende di mira i PD stessi e li apre. Questo dimostra come la manipolazione possa aiutare l’agente patogeno. Curiosamente, il PD chiuso ha aumentato la resistenza ad alcuni patogeni, ma ha aumentato la suscettibilità ad altri. Un risultato estremamente importante è giunto in modo inatteso. I ricercatori hanno creato delle piante in cui potevano cambiare l’apertura o la chiusura del PD. In questo ambito, hanno esaminato le risposte del calcio, un elemento chiave della segnalazione immunitaria. Hanno scoperto che le onde di calcio innescate dallo stress non dipendono dal PD, come si pensava in precedenza, ma dalla diffusione di aminoacidi attraverso la parete cellulare. Ciò suggerisce che la maggior parte dei modelli attuali per la trasmissione delle onde di calcio nelle piante sono probabilmente errati e supportano invece una ipotesi proposta nel 1926 da Ricca per la trasmissione da cellula a cellula dei segnali di stress. «Le inaspettate scoperte sulle onde di calcio sfidano i modelli e i dogmi esistenti e aprono molte nuove domande sulla trasmissione dei segnali nelle piante», aggiunge Faulkner.
Ripensare la comunicazione tra le cellule vegetali
Il laboratorio di Faulkner continuerà a seguire questo filone di ricerca, con una nuova enfasi alla luce dei risultati del progetto. «Alcune di queste scoperte ci stanno già portando in direzioni che non si concentrano esclusivamente sui plasmodesmi», osserva Faulkner. «Ciò sta portando in acque inesplorate, il che è entusiasmante!.»
Parole chiave
INTERCELLULARE, pianta, agente patogeno, calcio, plasmodesmi, resistenza, ospite, fungo, simplasto
