Il ruolo del sistema immunitario della soia nella resistenza ai nematodi galligeni

A gennaio 2025 la Società americana di Patologia vegetale ha diffuso informazione su alcune ricerche riguardanti la difesa della coltivazione della soia, dal nematode cisticolo/galligeno (Heterodera glycines; in inglese: soybean cyst nematode – SCN), un minuscolo verme cilindrico che vive nelle radici della soia in cui produce delle cisti (o galle).
Emerge un quadro di nuove opportunità di difesa rispetto a un parassita che, viene sottolineato, sottrae elevate quantità di raccolto di questa coltivazione in tutto il mondo (perdite di 1,5 miliardi di dollari nei soli Stati Uniti).
Il parassita si attacca alle radici formando delle cisti (galle) e, in tal modo, sottrae elementi nutritivi alla pianta, che ne risente in misura più o meno accentuata. La lotta risulta difficile poiché i suoi primi sintomi sono subdoli e quindi ne viene rilevata presenza solo nelle fasi avanzate dell’infestazione.

Una prima ricerca sulla parassitosi da nematodi galligeni (SCN) nella soia ha esplorato il funzionamento del sistema immunitario della soia, per arrivare a comprenderne le reazioni difensive in varietà differenti.
Effettuando tale tale approfondimento la ricercatrice Shamira Sultana, del Laboratorio Hewezi dell’Università del Tennessee ha valutato i meccanismi genetici e quindi il modo in cui varietà di soia resistenti e sensibili reagiscano in maniera differente, quando esposte al nematode galligeno.

Partendo dalla considerazione che la differente reazione varietale dipenda da una diversa espressione di geni che sottendono la resistenza ai nematodi, i ricercatori hanno teso a migliorarla in varietà vulnerabili, manipolando geni.

In tal senso utilizzando il sequenziamento avanzato dell’RNA hanno studiato le alterazioni dell'espressione genetica nelle radici di soia durante l'infezione da SCN e aver scoperto che le varietà resistenti accelerano l’attivazione dei geni coinvolti nelle risposte immunitarie, determinando un’efficace protezione dal danno. Al contrario, le piante sensibili non sono riuscite ad attivare gli stessi geni di difesa, risultando quindi vulnerabili agli attacchi dei nematodi.

Come ha affermato Tarek Hewezi, responsabile del laboratorio in cui lavora Shamira Sultana: ‘Siamo entusiasti di scoprire come le diverse linee di soia abbiano risposte genetiche distinte a questi microscopici parassiti. Questa ricerca non solo migliora la nostra comprensione dei meccanismi di difesa delle piante, ma apre anche nuove possibilità per la coltivazione di semi di soia che siano naturalmente più resistenti alle infezioni da nematodi’.

L’obiettivo che gli scienziati perseguono è di ottenere varietà di soia che resistano naturalmente ai nematodi; come ha affermato Hewezi: ‘Questa conoscenza è essenziale per sviluppare colture più resilienti e ridurre al minimo la necessità di pesticidi chimici, promuovendo in definitiva pratiche agricole più sostenibili’.

Uno studio più specifico ha invece approfondito un particolare meccanismo di risposta immunitaria della pianta di soia ai nematodi galligeni

Più nel dettaglio del funzionamento del sistema immunitario della soia e dei meccanismi messi in atto dai nematodi cisticoli per metterlo fuori uso, la ricerca di seguito riportata offre un suo contributo nella direzione della messa a punto di strumenti per accentuare la risposta immunitaria della pianta

L’infezione da nematodi cisticoli si serve di proteine enzimatiche di origine vegetale la cui presenza è nota all’interno dell’intestino dei nematodi fito-patogeni, tra cui la CPR1 ("cisteina proteasi 1"), che i nematodi secernono durante il loro attacco parassitario alle radici delle piante.

I ricercatori Alexandra Margets e altri del Roger Innes Laboratory, dell’Università di Bloomington (Indiana, USA) riferiscono che la proteina CPR1 distrugge il sistema immunitario, cioè le difese naturali delle piante di soia attaccate dal parassita.

Il gruppo di ricercatori, utilizzando la tecnica dell’ ‘etichettatura di prossimità’, ha identificato una proteina enzimatica di soia, GmBCAT1 (=aminoacido amino-transferasi a catena ramificata), che costituisce il bersaglio della proteina enzimatica CPR1 nell’attacco al sistema immunitario; in tal modo previene l'accumulo dell’enzima GmBCAT1, favorendone la degradazione.

La soluzione che viene proposta è di progettare delle proteine che si sostituiscano alla GmBCAT1, ingannando i nematodi nel loro attacco al sistema immunitario vegetale. Secondo quanto riferito tale meccanismo di difesa determinerebbe una robusta risposta immunitaria, ostacolante ulteriori attacchi del parassita.

Come ha affermato Roger Innes, (capo dell'Innes Lab), presso l’Università di Bloomington (Indiana, USA): ‘Questo lavoro ha un ampio impatto sulla nostra comprensione del parassitismo del SCN e sullo sviluppo di una nuova strategia di resistenza. Se si dimostrerà efficace, possiamo sviluppare piante resistenti alla SCN e fornire una nuova soluzione che i coltivatori di soia potranno utilizzare nei loro campi. Se questa tecnologia funzionerà per la resistenza alla SCN nei semi di soia, quasi certamente funzionerà per altre piante coltivate e relative malattie delle piante.’
I ricercatori dei due laboratori che hanno condotto questo studio sperano che possa essere utile per arrivare a creare semente di soia resistente ai nematodi cisticoli.

Altri autori di questo studio sono stati: Jessica Foster - Anil Kumar - Thomas J. Baum.

L’articolo che illustra gli studi compiuti dai due sopra-indicati gruppi di ricerca è stato pubblicato sulla rivista Molecular Plant-Microbe Interactions (MPMI), della Società internazionale d’Interazioni molecolari tra Piante e Microrganismi.