Rhizobacterial volatile organic compounds from perennial wheat and their potential to suppress phytopathogenic fungi
Questo studio dimostra che i ceppi rizobatterici isolati da grano perenne possono sopprimere i funghi fitopatogeni, in particolare l'*Aspergillus flavus*, attraverso il rilascio di composti organici volatili, con il dimetildisolfuro e il dimetiltrisolfuro identificati come i principali agenti inibitori.
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Per secoli, gli agricoltori hanno combattuto una guerra silenziosa contro le malattie fungine che fanno marcire i cereali nei campi e li guastano durante lo stoccaggio. Questi invasori microscopici, come i funghi che causano infezioni da Fusarium e Aspergillus, possono devastare i raccolti e minacciare la sicurezza alimentare. Con il cambiamento del clima globale, si prevede che queste minacce diventeranno più imprevedibili, costringendo gli scienziati a guardare oltre i tradizionali spray chimici per trovare soluzioni. Una via promettente risiede nel suolo stesso, specificamente nelle conversazioni chimiche invisibili che avvengono tra le radici delle piante e i batteri che vi vivono. Alcuni batteri benefici, noti come rizobatteri promotori della crescita delle piante, non si limitano ad aiutare le piante ad assorbire nutrienti; essi rilasciano anche una nuvola di gas invisibili chiamati composti organici volatili. Questi gas possono viaggiare attraverso l'aria e agire come armi naturali, sopprimendo la crescita di funghi nocivi senza la necessità di sostanze chimiche tossiche.
I ricercatori dell'Università di Parma, in Italia, hanno deciso di investigare questo sistema di difesa naturale utilizzando un tipo unico di coltura: il frumento perenne. A differenza del frumento che mangiamo di solito, che viene raccolto una volta all'anno e reimpiantato, il frumento perenne vive per molti anni, sviluppando sistemi radicali profondi e complessi che favoriscono comunità ricche di batteri del suolo. Il team si è concentrato su una linea specifica di questa coltura, nota come OK72, che aveva precedentemente mostrato un ecosistema sotterraneo dinamico e attivo. Hanno isolato dieci diversi ceppi di batteri dalle radici di questo frumento e si sono posti l'obiettivo di vedere se i gas rilasciati da questi batteri potessero arrestare la crescita di tre pericolose specie fungine: Aspergillus flavus, Fusarium proliferatum e Fusarium verticillioides. Per garantire di misurare solo l'effetto dei gas e non il contatto diretto o i prodotti chimici liquidi, gli scienziati hanno posizionato i batteri e i funghi in piastre separate, sigillandoli insieme in modo che solo l'aria potesse passare tra di loro.
I risultati hanno mostrato che i gas batterici erano effettivamente efficaci, sebbene il loro potere variasse a seconda del batterio specifico e del fungo specifico. Nell'ambiente sigillato, le emissioni batteriche hanno rallentato la crescita fungina di una percentuale compresa tra lo zero e quasi il quarantasette percento. Alcuni ceppi batterici agivano come specialisti, prendendo di mira un tipo di fungo con alta precisione, mentre altri si comportavano come generalisti, offrendo una protezione ampia contro tutti e tre. Questa variazione suggerisce che la natura abbia già fornito un kit diversificato di agenti biologici, ognuno con la propria strategia unica di difesa. I ricercatori hanno poi rivolto la loro attenzione all'identificazione di quali gas fossero esattamente responsabili di questa inibizione. Utilizzando apparecchiature sensibili per individuare le firme chimiche nell'aria, hanno rilevato quarantasei diversi composti volatili attraverso i vari esperimenti.
L'analisi ha rivelato un chiaro schema che collegava specifici prodotti chimici al successo della difesa. Sebbene la quantità totale di gas prodotto non predicesse perfettamente quanto bene un fungo venisse fermato, la presenza di determinati composti contenenti zolfo lo faceva. Nello specifico, due gas, il dimetilsolfuro e il dimetiltriisolfuro, apparivano costantemente nell'aria quando i batteri sopprimevano con successo la crescita di Aspergillus flavus. Questi composti solforati erano assenti quando i batteri non riuscivano a inibire il fungo. Questa scoperta punta a un meccanismo chimico specifico in cui questi gas solforati probabilmente danneggiano le pareti cellulari fungine o interrompono il loro equilibrio interno, bloccando efficacemente la crescita. Interessantemente, lo studio ha anche scoperto che un composto diverso, l'acetoin, tendeva ad apparire quando i batteri non riuscivano a fermare il fungo, suggerendo che possa essere un segno di una lotta che i batteri stavano perdendo piuttosto che vincendo.
Lo studio non ha trovato un singolo gas "colpo magico" che funzionasse per ogni situazione. Invece, l'evidenza suggerisce che i batteri rilascino una miscela complessa di sostanze chimiche, e l'efficacia di questa miscela dipende dalla combinazione specifica di batteri e funghi coinvolti. Mentre i composti solforati si sono distinti come attori chiave contro un importante patogeno, altri gas rilevati nella miscela, come certi alcoli e chetoni, sono noti da altri studi per avere proprietà antifungine. I ricercatori hanno concluso che la protezione osservata deriva probabilmente dall'azione combinata di diversi gas che lavorano insieme, piuttosto che da un unico composto dominante. Questo lavoro evidenzia il potenziale dei batteri radicali del frumento perenne come fonte di agenti di biocontrollo naturali, offrendo un modo sostenibile per proteggere le colture dalle malattie fungine sfruttando il linguaggio chimico del suolo.
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