Globisporangium concavum sp. nov. and three oomycete species causing rhizome rot of lotus (Nelumbo nucifera) in Japan

Negli angoli silenziosi e umidi delle risaie del Giappone, prospera la loto, una pianta acquatica perenne, i cui spessi rizomi edibili vengono raccolti per l'alimentazione. Questi rizomi sono un elemento fondamentale nei supermercati, spesso venduti freschi e conservati in condizioni fresche per mantenerne la consistenza croccante. Tuttavia, come molti prodotti raccolti, sono vulnerabili a invasori invisibili. Tra i più comuni di questi ci sono i peronospora (o oomiceti), un gruppo di organismi che sembrano e si comportano come funghi, ma appartengono a una distinta famiglia biologica. Mentre i veri funghi hanno pareti cellulari fatte di chitina, le peronospora costruiscono le loro di cellulosa, lo stesso materiale resistente che si trova nelle pareti cellulari delle piante. Questi organismi microscopici sono noti per causare marciume nelle colture, specialmente in ambienti umidi, e possono colpire anche dopo che una pianta è stata estratta dal terreno e riposta in conservazione. Comprendere esattamente quali specie stiano attaccando una specifica coltura è vitale per gli agricoltori e i produttori alimentari, poiché diverse specie possono richiedere diverse strategie di gestione per prevenire le perdite.

I ricercatori dell'Università di Gifu hanno recentemente rivolto la loro attenzione ai rizomi di loto che avevano iniziato a marcire durante la conservazione refrigerata. Tra il 2014 e il 2017, hanno raccolto campioni da supermercati dove le radici avevano sviluppato un marciume nero e morbido accompagnato da una crescita bianca e lanuginosa. Isolando con cura gli organismi responsabili di questo marciume, il team ha identificato cinque ceppi distinti di peronospora. Tutti e cinque si sono dimostrati capaci di causare malattie quando introdotti in tessuto sano di loto, ma solo se il tessuto era stato ferito, come da un taglio o una puntura. Questo ritrovamento evidenzia una specifica vulnerabilità: i patogeni non possono penetrare facilmente la pelle intatta della radice, ma prosperano una volta che la barriera viene interrotta, una condizione che avviene spesso durante la raccolta e la manipolazione.

L'indagine ha rivelato un misto di colpevoli noti e sconosciuti. Tre degli ceppi isolati sono stati identificati come specie già note alla scienza: uno era Globisporangium oryzicola, una specie precedentemente nota per infettare le piantine di riso; due erano Phytopythium helicoides, una peronospora già legata al marciume del loto in Giappone e Cina; e uno era Pythium dissotocum, un comune patogeno che vive nel suolo. La scoperta di queste tre specie sul loto conferma che la malattia è causata da un gruppo diversificato di organismi che possono saltare tra diverse colture cresciute in simili ambienti umidi. Tuttavia, la scoperta più significativa è stata il quarto ceppo, che non corrispondeva ad alcuna specie nota. Questo organismo, designato come ceppo GK16Ren2, rappresentava una nuova specie di peronospora, che i ricercatori hanno chiamato Globisporangium concavum.

Per confermare che questo nuovo organismo fosse effettivamente unico, gli scienziati hanno esaminato le sue caratteristiche microscopiche e confrontato il suo codice genetico con quello dei suoi parenti. Al microscopio, la nuova specie produceva strutture sferiche che contenevano le sue cellule riproduttive, note come oospore. Ciò che la distingueva era la forma della parete che circondava queste strutture. Mentre la maggior parte delle specie correlate ha pareti lisce, le pareti di Globisporangium concavum erano vistosamente incavate o concave, conferendo loro un aspetto cavo. Inoltre, questa nuova specie produceva un'abbondanza di protuberanze gonfie a forma di limone lungo il suo corpo filamentoso, una caratteristica rara nel suo parente più stretto noto. L'analisi genetica del suo DNA ha ulteriormente confermato che occupava un ramo distinto nell'albero genealogico delle peronospora, separato da tutte le altre specie note.

I ricercatori hanno anche testato quanto bene questi organismi potessero crescere a diverse temperature per comprendere il loro comportamento durante la conservazione. La nuova specie, Globisporangium concavum, poteva crescere a temperature fino a 3 gradi Celsius, una temperatura più fredda rispetto alla temperatura minima del suo parente Globisporangium oryzicola. Questa capacità di crescere al freddo spiega perché il marciume appariva nella conservazione refrigerata, dove le temperature sono tipicamente mantenute basse per preservare i rizomi di loto. Infatti, la malattia era più grave a queste basse temperature rispetto alla temperatura ambiente, suggerendo che la conservazione a freddo destinata a mantenere fresco il loto possa involontariamente favorire la crescita di questi specifici patogeni.

Questo studio fornisce la prima segnalazione confermata di Globisporangium oryzicola, Globisporangium concavum e Pythium dissotocum come cause del marciume del rizoma di loto. L'identificazione di una nuova specie, Globisporangium concavum, aggiunge un pezzo critico al puzzle delle malattie post-raccolta che colpiscono questa importante coltura. Individuando gli esatti organismi responsabili e comprendendo le loro caratteristiche specifiche, come la necessità di ferite per infettare e la loro capacità di crescere al freddo, i risultati offrono un quadro più chiaro delle sfide biologiche che la produzione di loto deve affrontare. Il lavoro sottolinea che, anche in ambienti di conservazione controllati, una gamma diversificata di vita microscopica può minacciare la sicurezza alimentare e che la scoperta di nuove specie rimane un processo continuo nello studio della salute delle piante.