La diabrotica del mais sfrutta le difese della pianta per proteggersi dai parassiti

E' stato finalmente compreso per quale motivo la lotta biologica alla Diabrotica del mais, utilizzante nematodi entomoparassiti, risulta scarsamente efficace.
Uno studio recente ha posto in luce una sorprendente strategia di difesa messa in atto dall'insetto per sopravvivere all'attacco dei nematodi, che si fonda sul sequestro all'interno del suo corpo e in forma non tossica di alcuni composti che la pianta accumula nelle radici e che l'insetto può poi rendere disponibili, in forma attivata, per difendersi dai suoi nemici.

Questo studio è stato compiuto da scienziati dell'Università di Berna (Svizzera) e da loro colleghi dell'istituto Max Plank di Jena (Germania). Esso mostra che le larve del verme radicale del mais ('corn rootworm', nome comune inglese della Diabrotica virginifera virginifera) si sono ancor più moltiplicate, in Germania, rispetto agli anni precedenti, rendendo sempre più necessaria l'applicazione di nuove modalità, più efficaci, di contrasto.

La diabrotica è un insetto di origine americana, che si nutre dell'apparato radicale delle piante di mais che conseguentemente possono cadere al suolo interrompendo il ciclo colturale; per questo motivo è un parassita molto temuto e, come riferisce la fonte, in piena espansione anche in Germania, dove in occasione di vari monitoraggi effettuati con trappole, la quantità di insetti catturati continua a crescere di molto rispetto agli anni precedenti.

Le larve di diabrotica sono lo stadio di sviluppo di quest'insetto che risulta più pericoloso per la coltura maidicola, mentre gli adulti danneggiano solo lievemente le foglie e gli stigmi, che emergono dalla spiga dopo la fioritura. La presenza di questo, come anche altri parassiti, cresce nel terreno al persistere di condizioni di monocoltura (mancanza di avvicendamento colturale su uno stesso appezzamento), che determina l'aumento del potenziale d'infestazione, ovvero il mantenimento delle condizioni ottimali per lo sviluppo dei parassiti della coltivazione.

Per limitare la presenza della diabrotica, come di altri parassiti delle piante che in modo simile si sviluppano nel terreno, la soluzione più efficiente è la rotazione colturale, ma in molte regioni di coltivazione ciò è impossibile, poiché il mais è intensamente coltivato essendo direttamente collegato all'alimentazione del bestiame bovino di aziende agro-zootecniche, nella quali è divenuto un alimento base della razione alimentare e quindi un elemento essenziale di tale sistema produttivo Per molte aziende a ciclo chiuso è impossibile alternare questa coltivazione con altre senza risentire di una diminuzione della disponibilità di trinciato di mais, un alimento che non può essere agevolmente trasportato e quindi deve essere prodotto localmente.

La circostanza della contemporanea impossibilità, in Italia e in altre nazioni, di ricorrere al mais (BT, geneticamente modificato), che resiste alla diabrotica incide sulla competitività delle imprese rispetto alle principali potenze agricole (USA, Argentina), che invece non solo si avvalgono di tale innovazione tecnologica, ma anche esportano il prodotto eccedente in altre nazioni, che ne autorizzano, o ne tollerano l'utilizzo per l'alimentazione zootecnica, sebbene poi non ne autorizzino la coltivazione in pieno campo.

In un approccio integrato alla coltivazione qualsiasi tecnica idonea a combattere il parassita può essere utilizzata e pertanto molti ecologisti potrebbero rimanere sorpresi nel constatare che laddove sia conveniente la lotta biologica non vi è comunque alcuna sensata preclusione contro di essa, anche come alternativa alle biotecnologie ma, tornando nel merito della questione del contrasto biologico alla diabrotica, in questo caso, come evidenzia lo studio qui riportato, il parassita è in grado di mettere fuori uso i nematodi entomoparassiti e allora l'alternativa di contrasto subito successiva è l'epigenetica, cioè la possibilità di spegnere i geni dell'insetto, che mettono in funzione questo meccanismo di difesa, rispetto all'attacco dei nematodi. Ormai esistono insetticidi che uccidono l'insetto con meccanismi molto sofisticati e in questo caso l'opzione futuribile è di superare il problema della resistenza della diabrotica ai nematodi, utilizzando, in funzione insetticida, qualche composto che sia in grado di bloccare l'attività dei geni che conferiscono la resistenza: 'Disarmando l'insetto' i nematodi entomoparassiti potranno risultare molto più efficaci.

Entrando nel dettaglio del meccanismo di resistenza studiato è emerso che in presenza dell'azione del parassita a livello radicale, la pianta di mais rilascerebbe i composti, di cui si è già accennato, ed il cui nome chimico è 'benzoxazinoidi', che sono accumulati nelle sue radici in forma non tossica, ma che decomponendosi diverrebbero tossici per l'insetto parassita.
E' poi emerso che le larve di diabrotica inattivano i benzoxazinoidi aggiungendo a tali molecole una di carboidrato. In tal modo possono accumulare il composto nel loro corpo e poi rilasciarlo nuovamente, direttamente in tale forma, in presenza dei nematodi per i quali esso risulta tossico.

Come spiega Christelle Robert, principale autrice di questa ricerca, che ha iniziato questo progetto a Jena e lo ha continuato all'università di Berna:' Noi siamo riusciti a dimostrare che la diabrotica stabilizza un benzoxazinoide tossico aggiungendogli una molecola glucidica. Questa molecola modificata è utilizzata direttamente per mantenere lontani i nematodi, utilizzati come controllo biologico. Inoltre le diabrotiche possono stabilizzare un secondo benzoxazinoide di origine vegetale, sequestrare la sua forma non tossica nel loro corpo, e attivarla in presenza di un attacco del nematode'.

Per altro verso la pianta, rilasciando la sostanza attrattiva (E)-beta-caryophyllene, è in grado di attirare i nematodi entomoparassiti, a lei utili, della specie Heterorhabditis bacteriophora che ucciderebbero gli insetti emettendo alcuni batteri, sui quali essi poi si instaurerebbero, nutrendosi dell'insetto morto. Quest'ultimo meccanismo, come viene descritto, rappresenta la normale difesa messa in atto dalla pianta e che viene utilizzata per contrastare la diabrotica, pertanto esso è anche lo schema di difesa biologica, che potrebbe essere perseguito nel momento in cui la diabrotica non blocchi più l'azione dei nematodi.

Jonathan Gershenzon, dell'Istituto per l'Ecologia Chimica del Max Plank si focalizza maggiormente sulle difficoltà: 'Sfortunatamente, i nematodi spesso non riducono molto le popolazioni di Diabrotica, ma non era chiaro perché ciò accadeva. Grazie al presente lavoro, noi possiamo adesso diagnosticare esattamente perché il controllo biologico è inefficiente. La diabrotica è davvero protetta troppo bene dalle difese della stessa pianta.

Un altro approccio per controllare questo insetto è di incrociare varietà di mais verso un incremento della difesa da benzoxazinoidi. In accordo con quanto di recente scoperto, ciò non avrà anche molto effetto sulla diabrotica, a causa della sua resistenza a questi composti chimici e renderà le cose anche peggiori rendendo la diabrotica più resistente ai nematodi e forse anche agli altri meccanismi di controllo biologico'.

L'impossibilità di perseguire la strada del miglioramento genetico del mais nel senso di potenziarne le difese, attraverso un incremento della sintesi benzoxazinoidi, di cui parla il Dott.Gershenzon ha lasciato quindi agli scienziati l'unica via perseguibile nel cercare di capire quali siano gli enzimi che catalizzano i processi attraverso i quali la diabrotica blocca il meccanismo di difesa della pianta (ne abbassano l'energia di reazione). Una volta identificati tali enzimi e i geni che ne sottendono la sintesi, sarà poi necessario tentare di inattivarli perseguendo l'applicazione delle tecniche di regolazione epigenetica, ovvero utilizzando sostanze che siano in grado di esplicare un'azione regolatoria 'spegnendo' l'attività di tali geni dell'insetto.

Sembra una cosa fantascientifica, ma negli schemi operativi degli scienziati dell'agricoltura è divenuta una delle opzione più praticate, anche perché essa è eticamente più accettata da chi avversa l'introduzione e quindi il trasferimento di geni tra organismi differenti, come si verifica creando piante geneticamente modificate.

La scienziata Christelle Robert evidenzia in conclusione: 'Il nostro lavoro mostra come un parassita del mais specializzato ed altamente distruttivo ha sviluppato l'abilità di utilizzare le principali tossine della pianta che lo ospita per sfuggire alla predazione effettuata dai suoi nemici naturali che crescono nel terreno. Questi risultati forniscono una spiegazione per il limitato successo dei programmi di controllo biologico mirati alla diabrotica del mais'.

Pertanto, come in molti casi simili, questo studio è una traccia, uno dei tanti tasselli della ricerca entomologica di base, necessaria e probabilmente utile in futuro per arrivare al controllo della Diabrotica del mais e in modo simile di altri parassiti, che si valgono di analoghi meccanismi di difesa nella lotta per la loro sopravvivenza, che nel caso specifico li rende anche dei temibili nemici dei coltivatori di mais.

Fonte/i: Max Planck Institute for Chemical Ecology, 27 novembre 2017

Autore dell'articolo: , 30 novembre 2017

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