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Diversificare i geni delle piante per aumentare la loro resistenza

L'uso di pesticidi in agricoltura potrebbe essere ridotto mediante l'introduzione di semi personalizzati che sono più resistenti ai parassiti più diffusi nelle varie zone.
La scoperta è stata effettuata da ecologisti dell'Università di Zurigo in Svizzera, che hanno usato degli esperimenti controllati abbinati a osservazioni delle popolazioni naturali di piante e dei loro parassiti per dimostrare in che modo si mantiene la variabilità genetica nelle difese delle piante.
I ricercatori hanno mostrato che le popolazioni di specie di piante simili producono difese specifiche che sono efficaci contro i parassiti prevalenti nella locale comunità di animali nocivi. Come conseguenza, una variazione nella locale comunità di parassiti può mantenere la variabilità genetica nelle piante in ampie zone geografiche.
Gli ecologisti Tobias Züst e Lindsay Turnbull dell'Università di Zurigo hanno collaborato con colleghi provenienti dalla California negli Stati Uniti e dal Regno Unito. Lavorando assieme essi hanno dimostrato l'importanza della variazione nelle comunità di erbivori. Gli erbivori come gli afidi sono una fonte di preoccupazione: essi possono danneggiare le piante e di conseguenza ridurre in modo considerevole i raccolti in ambienti agricoli. Secondo questa ricerca, tuttavia, essi possono anche giocare un ruolo significativo nel mantenimento della diversità genetica.
I ricercatori hanno usato come propria "pianta test" l'Arabidopsis thaliana, conosciuta anche come arabetta comune. Secondo Züst, questo lavoro è una delle prime conferme sperimentali di una teoria che circola da 40 anni, ovvero che gli insetti erbivori esercitano una forte pressione selettiva sulle proprie piante ospiti. I ricercatori hanno inoltre osservato che le piante abbandonavano velocemente i meccanismi di difesa quando i parassiti erano assenti, confermando i costi elevati di queste difese.
L'arabetta comune, come molte altre piante, si difende dai parassiti con un sofisticato arsenale chimico di propria produzione. I parassiti a loro volta creano i propri meccanismi, e con il passare delle generazioni evolvono nuovi meccanismi che permettono loro di tollerare o metabolizzare particolari componenti chimici. Ciò che questo significa è che, a seconda della prevalenza delle varie specie di parassiti, diversi composti forniranno la protezione ottimale, e di conseguenza la pianta produce una miscela personalizzata con cura che sarà efficace contro i più probabili aggressori. Quindi, il primo passo dei ricercatori è stato quello di studiare la distribuzione di diverse difese chimiche in popolazioni naturali di Arabidopsis thaliana in tutta Europa, e di confrontarle con la distribuzione geografica di due importanti specie di parassiti: l'afide del cavolfiore e quello della senape.
"C'è una variazione naturale controllata geneticamente nelle difese chimiche", spiega Züst, "e questa variazione è mantenuta dalla variazione geografica nella composizione delle comunità di afidi. La variazione genetica è la materia prima per l'evoluzione", ha proseguito, "quindi il mantenimento della diversità genetica è essenziale se le popolazioni devono rispondere a futuri cambiamenti ambientali come quelli climatici o al degrado ambientale."
Nelle popolazioni di controllo senza infestazione da afidi, alcuni dei genotipi di successo delle popolazioni di afidi andavano perduti. Secondo la dott.ssa Turnbull, questo avviene perché i meccanismi di difesa sono costosi per la pianta e spesso a farne le spese è la crescita stessa della pianta: "La diversità genetica veniva mantenuta solo in tutti i diversi trattamenti; all'interno di ogni trattamento, gran parte della diversità andava perduta. Nelle popolazioni di controllo, questo si traduceva nella perdita di genotipi difesi, poiché qui l'investimento in costose difese non porta alcun beneficio alla pianta."
Oggi, la diversità genetica di molte specie di piante sta diminuendo. Ad esempio, le piante in agricoltura vengono selezionate per una crescita rapida e un raccolto massimo a discapito delle difese naturali, rendendo così inevitabile l'uso di pesticidi. In futuro, queste conclusioni potrebbero essere usate per sviluppare semi personalizzati che siano più resistenti a specifiche comunità locali di parassiti, riducendo in questo modo l'uso di pesticidi.
Per maggiori informazioni, visitare: Università di Zurigo: http://www.uzh.ch/index_en.html - Società europea per la biosicurezza: http://www.ebsaweb.eu/

(Fonte http://cordis.europa.eu)

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