Obiettivi molecolari per rafforzare l’immunità delle piante
Le piante non sono solo una fonte primaria di cibo, ma contribuiscono anche a regolare il clima e a fornire ambienti per una varietà di specie. Garantire la salute delle piante è quindi fondamentale per il nostro benessere generale. Questo è stato l’obiettivo del progetto DeCaETI, che ha esplorato il ruolo del calcio nell’immunità delle piante. Il calcio contribuisce a innescare le risposte di difesa contro gli agenti patogeni individuati, ma i mezzi precisi con cui questa risposta viene regolata non sono ancora ampiamente compresi. «Volevamo comprendere meglio il modo in cui la segnalazione del calcio viene attivata direttamente dai recettori NLR (Nucleotide-binding leucine-rich-repeat receptor)», spiega Yuxiang Jiang(si apre in una nuova finestra), attualmente professore presso la Università di scienze forestali di Pechino(si apre in una nuova finestra) e membro del progetto DeCaETI, finanziato dall’UE. Questi NLR vegetali sono recettori immunitari intracellulari che rilevano innanzitutto gli attacchi dei patogeni. «L’individuazione di questo legame specifico tra la percezione del patogeno da parte degli NLR e l’avvio della segnalazione del calcio è essenziale per comprendere le prime fasi di una robusta risposta immunitaria», aggiunge l’autore.
Dinamica del calcio e recettori immunitari intracellulari
Il progetto DeCaETI, coordinato dal Pingtao Ding’s Laboratory(si apre in una nuova finestra) presso l’Istituto di Biologia di Leida(si apre in una nuova finestra), Università di Leida(si apre in una nuova finestra) e sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra), ha cercato di fare nuova luce su questo legame. «Volevamo decodificare le dinamiche del calcio attivate da questi recettori immunitari intracellulari (NLR) e caratterizzare il ruolo degli NLR nella produzione delle firme del calcio», spiega. «Volevamo anche identificare le calmoduline (proteine che legano il calcio) e altre proteine calcio-reattive che decodificano queste firme di calcio durante l’attivazione immunitaria mediata dagli NLR». A tal fine, Jiang ha applicato diverse tecniche avanzate in questa ricerca. Per esempio, per immaginare la dinamica del calcio nelle cellule in seguito a stimoli immunitari, lui e i suoi colleghi hanno costruito un marcatore che evidenzia questa dinamica nel nucleo e nel citosol simultaneamente. «Ci siamo concentrati su un gruppo specifico di NLR, ovvero gli NLR helper», spiega il ricercatore. «Abbiamo scoperto che diversi NLR helper possono indurre l’espressione dei geni dell’immunità in momenti diversi, il che riflette le proprietà di regolazione sia spaziale che temporale dell’immunità innata delle piante, consentendo così alla pianta di adottare una strategia graduale per difendersi».
Sostenere la salute delle piante con gli NLR helper
Questi risultati potrebbero avere importanti implicazioni per il modo in cui sosteniamo la salute delle piante, con gli NLR helper che rappresentano un importante bersaglio per rafforzare la risposta immunitaria. «Identificando un bersaglio potente e universale, questa ricerca potrebbe far progredire direttamente la selezione intelligente delle colture», osserva l’esperto. «Gli NLR helper agiscono come amplificatori centrali della risposta immunitaria delle piante. Fornendo la prova che sono un punto di leva fondamentale, rendiamo possibili strategie che potrebbero migliorare la resistenza alle malattie ad ampio spettro». Ad esempio, gli allevatori potrebbero utilizzare l’editing genico di nuova generazione (come CRISPR migliorato, prime editing) o la selezione assistita da marcatori per ottimizzare i geni helper NLR, creando colture con un’immunità innata più forte e duratura. Ciò ridurrebbe anche la dipendenza dai pesticidi chimici e aumenterebbe la stabilità delle rese.
Applicazione dei risultati alle colture chiave
I prossimi passi includono la traduzione delle scoperte del progetto dal laboratorio al campo. «In primo luogo, vorremmo applicare le nostre scoperte a colture chiave come i pomodori e l’orzo, utilizzando tecniche di gene-editing per progettare NLR helper ottimizzati», aggiunge il ricercatore. È inoltre in corso un programma di screening chimico per identificare e sviluppare composti a piccole molecole in grado di stimolare in modo sicuro ed efficace l’attività del NLR helper. «Questo duplice approccio - selezione genetica e innovazione agrochimica - fornirà strumenti pratici per rafforzare la resilienza delle colture, ridurre la dipendenza dai pesticidi e integrare queste soluzioni in pratiche agricole sostenibili», afferma Jiang.
