I virus come protettori delle piante: una ricerca condotta a Jülich dimostra il potenziale dei batteriofagi
I batteriofagi proteggono le piante dalle infezioni e attenuano la loro risposta immunitaria
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I ricercatori del Centro di ricerca di Jülich stanno studiando in che modo i virus naturali, che attaccano in modo mirato i batteri, possano proteggere le piante dagli agenti patogeni batterici. Questi cosiddetti batteriofagi aprono nuove prospettive per una protezione delle piante più rispettosa dell’ambiente e, alla luce delle crescenti ondate di calore e delle pressioni sempre maggiori sull’agricoltura, potrebbero dare un contributo importante alla salvaguardia dei raccolti.
I batteri possono causare malattie non solo alle persone e agli animali, ma anche alle piante. In tutto il mondo, le malattie batteriche delle piante causano notevoli perdite di raccolto. Per l’agricoltura si tratta di un problema in crescita: le colture sono sempre più sotto pressione a causa di agenti patogeni, calore, siccità e altre conseguenze del cambiamento climatico. Quando le piante sono già indebolite da condizioni meteorologiche estreme, la loro protezione diventa ancora più importante. Infatti, raccolti stabili sono un presupposto fondamentale per un approvvigionamento alimentare sicuro.
I ricercatori del Centro di ricerca di Jülich stanno quindi lavorando a nuove soluzioni più sostenibili per proteggere le piante in modo mirato. Al centro dell’attenzione ci sono i cosiddetti batteriofagi, in breve fagi. Si tratta di virus naturali che colpiscono esclusivamente i batteri. Di norma sono innocui per l’uomo, gli animali e le piante. Il loro vantaggio particolare: attaccano in modo molto mirato determinati batteri.
Protezione mirata anziché un approccio indiscriminato
I prodotti antibatterici convenzionali hanno spesso un’azione ad ampio spettro. Ciò significa che possono colpire non solo i batteri nocivi, ma anche microrganismi utili, importanti per la salute del suolo e delle piante. Inoltre, un uso frequente di tali prodotti può portare gli agenti patogeni a sviluppare resistenze. Con il tempo, questi prodotti perdono quindi la loro efficacia.
I fagi potrebbero rappresentare un’alternativa in questo senso. Sono specializzati in determinati ospiti batterici e potrebbero combattere gli agenti patogeni senza alterare l’intero microbioma della pianta. Si inseriscono quindi in un approccio alla protezione delle piante che mira a essere più mirato, più rispettoso delle risorse e più efficace nel lungo periodo.
Le piante continuano a crescere normalmente nonostante l’infezione
In un recente studio pubblicato sulla rivista specializzata *Cell Reports*, il dott. Sebastian Erdrich ha esaminato come agiscono i batteriofagi in caso di infezione batterica delle piante. Erdrich ha svolto il suo dottorato di ricerca presso l’Istituto di Scienze Biologiche e Geologiche di Jülich, nei dipartimenti di Biotecnologia (IBG-1) e Scienze Vegetali (IBG-2). Allo studio hanno partecipato anche ricercatori dei gruppi della prof.ssa Julia Frunzke presso l’IBG-1, della dott.ssa Borjana Arsova presso l’IBG-2 e del prof. Guido Grossmann dell’Istituto di Biologia Cellulare e delle Interazioni dell’Università Heinrich Heine di Düsseldorf.
Come pianta modello è stata utilizzata l’Arabidopsis thaliana, una specie affine alla colza e al cavolo, spesso impiegata nella ricerca. Le piante sono state infettate dall’agente patogeno batterico Xanthomonas campestris pv. campestris. Ad alcune delle piante infette è stato somministrato anche un batteriofago specifico.
Il risultato: le piante infette trattate con i fagi sono cresciute, nel periodo di studio, altrettanto bene quanto le piante di controllo non infette. I fagi non solo hanno ridotto il numero dei batteri nocivi. I batteri hanno anche mostrato una minore virulenza, risultando quindi meno patogeni. Allo stesso tempo, la risposta immunitaria delle piante è risultata più debole rispetto a quella delle piante infette senza fagi. Ciò indica che le piante hanno sofferto meno a causa dell’infezione.
Un approccio con potenziale applicativo
La ricerca si basa su lavori precedenti, in cui gli scienziati di Jülich avevano già isolato nuovi fagi contro importanti agenti patogeni batterici delle piante. Inoltre, hanno studiato come tali fagi possano essere accumulati sulla superficie dei semi. Da ciò è già scaturita un’offerta tecnologica del Centro di Ricerca di Jülich, che può essere ulteriormente approfondita con partner interessati: un rivestimento dei semi con principi attivi biologici.
L’idea alla base è semplice e orientata all’applicazione pratica: la protezione viene applicata direttamente insieme al seme. Se in seguito la giovane pianta entrasse in contatto con batteri nocivi, i fagi potrebbero agire già sul posto. Costituirebbero quindi una sorta di protezione biologica di accompagnamento fin dall’inizio.
Contributo alla sicurezza alimentare
Proprio alla luce dei cambiamenti climatici, tali approcci assumono sempre maggiore importanza. Ondate di calore, periodi di siccità e altri fattori di stress possono indebolire le colture e mettere ulteriormente a rischio le rese. Già oggi, secondo le stime, circa il dieci per cento della produzione alimentare mondiale va perso a causa di malattie batteriche delle piante. Una via di diffusione importante di tali agenti patogeni è rappresentata dai semi: gli agenti patogeni possono viaggiare sulla superficie o all’interno dei semi e infettare le giovani piante già durante la germinazione. È proprio qui che entra in gioco l’offerta tecnologica di Jülich. Rivestendo i semi con principi attivi biologici come i batteriofagi, in futuro si potrebbe forse interrompere precocemente questo ciclo infettivo.
I risultati ottenuti a Jülich e Düsseldorf dimostrano che i batteriofagi potrebbero fare molto di più che limitarsi a ridurre il numero di batteri nocivi. A quanto pare, influenzano anche l’interazione tra pianta e agente patogeno: la pianta rimane più resistente, mentre i batteri causano meno danni. In questo modo, i ricercatori gettano le basi per nuove strategie sostenibili nella protezione delle colture.
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