
Composti organici volatili da oli essenziali come alternativa sostenibile ai pesticidi - decifrazione delle basi molecolari alla base della loro modalità d'azione come primer dell'immunità delle piante
Le peronospore, causate da oomiceti della famiglia delle Peronosporaceae, sono malattie delle piante che possono causare enormi perdite economiche in molte importanti colture agricole alimentari in tutto il mondo e sono responsabili di enormi quantità di applicazioni di pesticidi sintetici. La vite (Vitis vinifera) è altamente suscettibile alla peronospora causata da Plasmopara viticola, che rappresenta la malattia più devastante in viticoltura. Per promuovere un'agricoltura sostenibile e garantire la salute dei produttori e dei consumatori, sono assolutamente necessarie soluzioni ecologiche ai pesticidi di sintesi. Tra i prodotti fitosanitari naturali più potenti, gli oli essenziali (OE) hanno dimostrato le loro proprietà antifungine su diverse colture agricole. Le loro prestazioni, tuttavia, dipendono fortemente dal tempo e dal metodo di applicazione. È stato dimostrato che l'applicazione diretta di un liquido è molto complicata a causa della fitotossicità, della cattiva adesività e della natura idrofoba degli OE, che comporta una cattiva miscelabilità con acqua e altri prodotti chimici. Inoltre, i meccanismi molecolari innescati dagli OE nelle piante ospiti e nei patogeni, che sono alla base della loro efficacia, rimangono poco conosciuti. L'elucidazione della modalità d'azione degli OE sui patogeni e del loro ruolo nell'innesco dell'immunità delle piante potrebbe promuovere lo sviluppo di prodotti fitosanitari ecologici naturali e aiutare a comprendere meglio l'innesco dell'immunità delle piante, fornendo così informazioni fondamentali e nuovi bersagli molecolari per le strategie di selezione della resistenza e, infine, per l'editing del genoma. Per rispondere a queste domande, abbiamo condotto esperimenti preliminari in cui abbiamo potuto dimostrare, per la prima volta, che la fase vapore dell'OE di Origano vulgare applicata in vivo su viti infette da P. viticola può ostacolare efficacemente lo sviluppo del fungo. Nel nostro studio, l'analisi trascrittomica dell'intero genoma ha indicato che l'efficacia del trattamento con vapore di OE è in una certa misura dovuta all'innesco di meccanismi di difesa della pianta all'interno della pianta ospite. Questi risultati molto promettenti evidenziano il grande potenziale dei trattamenti con vapori di OE contro i patogeni fungini e il suo ruolo potenziale nell'innesco della difesa della pianta. Il nostro studio ha sollevato diverse questioni importanti riguardanti le modalità d'azione dell'OE sull'ospite e sui patogeni, che non potevano essere affrontate nell'ambito degli esperimenti condotti. Il progetto proposto si basa sui nostri risultati precedenti e ha come obiettivo generale quello di chiarire il potenziale del vapore di O.vulgare e dei suoi diversi composti terpenici come primer dell'immunità delle piante e agenti antifungini. Il progetto combinerà esperimenti in vitro, in vivo e in situ su viti infettate da P.viticola e trattate con diversi componenti volatili del vapore di OE. I trattamenti e i campionamenti saranno effettuati in diversi momenti prima, dopo e durante il ciclo di infezione per decifrare con precisione la modalità d'azione molecolare dei volatili dell'OE sulla pianta e sul patogeno. Il sequenziamento dell'RNA per l'espressione genica differenziale sarà combinato con l'analisi metabolomica mirata di composti primari (aminoacidi, acidi organici, zuccheri) e secondari legati all'immunità della pianta, come le fitoalessine (stilbeni, piceidi, viniferine) e altri fenilpropanoidi. L'analisi dei principali ormoni, come l'acido salicilico, l'acido jasmonico, l'etilene e l'acido abscisico, che hanno dimostrato di svolgere un ruolo nei meccanismi di difesa delle piante, aiuterà a caratterizzare il priming di difesa delle piante e a decifrare le complesse interazioni ormonali e i modelli di regolazione. Un ulteriore obiettivo del progetto, inserito nell'azione COST CA17111, è l'integrazione dei diversi set di dati omici ottenuti e lo sviluppo, la sperimentazione e la pubblicazione di nuovi metodi e buone pratiche per la gestione, l'integrazione e l'analisi di grandi set di dati eterogenei provenienti da esperimenti biologici. La successiva metanalisi dei dati prodotti e di quelli esistenti provenienti da studi diversi migliorerà la conoscenza fondamentale delle interazioni pianta-patogeno-trattamento. Ciò fornirà nuovi bersagli molecolari per i programmi di selezione della resistenza e accelererà lo sviluppo di prodotti fitosanitari naturali. La parte del progetto ispirata all'uso si basa sui risultati fondamentali e consiste nella costruzione, nell'installazione e nel collaudo di un sistema di applicazione di vapori in campo che ridurrà l'infezione della malattia, contribuendo così a ridurre le applicazioni di pesticidi e a promuovere un'agricoltura rispettosa dell'ambiente.
2020 - in corso
Partner: Centro di ricerca e tecnologia agroalimentare (Saragozza), Università di Bordeaux, INRA Bordeaux, Università di Umeå.
Finanziamento: Fondazione nazionale svizzera per la scienza

