Interferendo col gene Knr4 sarà possibile ridurre la virulenza dei principali patogeni fungini del frumento

Coloro che svolgono attività di ricerca nell’ambito della tecnica di coltivazioni di cereali e loro miglioramento genetico hanno costantemente presente quali siano i fattori che incidono sulla produttività di queste colture: quelli che possono ridurne i raccolti e quelli che possono determinare un miglioramento delle rese, potenziando le caratteristiche delle piante

Tra i principali fattori di diminuzione di resa e qualità nel frumento ci sono i parassiti e tra questi le malattie fungine, che includono la fusariosi della spiga, anche nota come scabbia (Fusarium Head Blight=avvizzimento della spiga da furarium - FHB) e la septoriosi (Septoria tritici blotch; STB), che sono state oggetto di uno studio, condotto presso il centro di ricerca agronomica di Rothamsted, uno dei più antichi e noti della Gran Bretagna.

Le due dette fitopatologie a livello globale determinano, ciascuna, perdite di prodotto di circa il 2-3%. A tale questione si affianca la contestuale problematica del ritiro dal commercio di vari principi attivi fungicidi, che, insieme ad altri antiparassitari, sono soggetti a periodica revisione delle loro autorizzazioni al commercio, conseguente all’evoluzione delle conoscenze sulla loro tossicità verso l’uomo e pericolosità per l’ambiente.

Ne consegue che i principi attivi antiparassitari efficaci e tuttora utilizzabili diminuiscono costantemente, lasciando varie fitopatologie prive di adeguati mezzi di contrasto e la necessità di una costante ricerca e messa a punto di nuovi antiparassitari, che uniscano all’efficacia una maggiore sostenibilità ambientale. Ne consegue che siano disponibili una quantità di antiparassitari inferiore che in passato e spesso anche meno efficaci.

Una ricerca svolta presso il Centro britannico di Rothamsted, in collaborazione con l'Università di Bath e l'Università di Exeter ha messo a fuoco una nuova possibilità nell’ambito delle tecnologie sostenibili di contrasto ai patogeni fungini dei cereali che ha per obiettivo la modifica/inattivazione di un gene che ne controlla importanti funzioni, attraverso la tecnica dell’interferenza sull’RNA, una nova strategia di attacco, che verrebbe attuata con nuove molecole idonee allo scopo.

La maggiore efficacia di un principio attivo dipende infatti dall’individuare nuovi siti di attacco e quindi meccanismi di azione, che, se possibile, risultino difficilmente aggirabili da eventuali mutazioni che insorgano nei patogeni.
Come ha affermato la dott.ssa Erika Kroll, di Rothamsted Research: ‘C’è un urgente bisogno di identificare nuovi siti target per il controllo (dei parassiti).
Questa ricerca non solo fa avanzare la nostra comprensione dei meccanismi necessari per la piena virulenza dei funghi, ma offre anche indicazioni promettenti per lo sviluppo di strategie efficaci per il controllo delle malattie in agricoltura’.

In tale direzione i ricercatori hanno cercato d’identificare quale fosse il gene codificante una proteina poi definita Knr4 (dal gene che la codifica), che ha un ruolo importante nel processo infettivo dei funghi Fusarium Head Blight (FHB) e la Septoria tritici blotch (STB), poiché coinvolta nella regolazione del loro tasso di crescita e sensibilità allo stress. Essa è risultata avere, inoltre, un ruolo particolarmente importante nella virulenza del Fusarium, durante il processo infettivo su piante di frumento.

Il gene Knr4, che codifica la corrispondente proteina, è stato identificato tra i 14.000 che complessivamente costituiscono il genoma dei funghi Fusarium e Septoria. Per raggiungere tale scopo i ricercatori hanno esaminato i geni complessivamente attivi durante il processo infettivo sulle piante di frumento, per poi ricondurne l’attività alle proteine prodotte da ciascuno di essi. E’ quindi risultato trattarsi del gene Knr4.
Come segnalano i ricercatori esso era già noto, poiché originariamente studiato in un fungo modello, il lievito Saccharomyces cerevisiae. In tale contesto il gene era stato denominato Knr4, in base alle sue caratteristiche funzionali; infatti ‘Knr4’e significa ‘killer nove resistente’: era stato infatti scoperto che quando, nel Saccharomyces cerevisiae, il gene Knr4 è sovra-espresso, determina resistenza a una tossina killer, prodotta da un lievito selvatico, il cui nome è ‘killer nine toxin’.

L’obiettivo dei ricercatori è quindi di attuare la tecnica dell’interferenza sull’RNA nei confronti del gene Knr4, sintetizzante la corrispondente proteina, con l’obiettivo di disattivarlo, o di modificarne la funzione svolta, per arrivare a bloccare la sintesi della detta proteina e quindi il suo ruolo nell’attività fito-patogena del Fusarium e della Septoria, impedendogli, così, di attaccare le spighe di frumento.

La controprova finale dell’attività del gene Knr4 è stata verificata eliminandolo: ne è conseguita l’incapacità dell'agente patogeno (Fusarium) di diffondersi nella spiga di grano. In maniera simile la rimozione di tale gene nel processo patogenetico ha comportato un calo della virulenza anche in Septoria.

Come ha affermato la dott.ssa Erika Kroll: ‘Questa proteina si trova solo nei funghi, non nelle piante o negli animali. Ciò significa che se prendiamo di mira Knr4, potremmo essere in grado di ridurre l’infettività dei funghi patogeni senza danneggiare il raccolto di grano, noi stessi o altri animali. Questo potrebbe essere un punto di svolta per il controllo di questi gravi agenti patogeni’.