Effects of Drought Stress on Maize Susceptibility and Response to Fall Armyworm Infestation

Nei campi dell'Africa subsahariana, il mais è molto più di un semplice raccolto; è la base della sicurezza alimentare per milioni di persone. Eppure, questa pianta vitale affronta una doppia minaccia che sta diventando sempre più comune con il cambiamento climatico. Da un lato, la terra soffre la siccità, una mancanza d'acqua che rallenta la crescita e riduce i raccolti. Dall'altro, un insetto vorace noto come falena del mais, o fall armyworm, sta devastando le colture, divorando le foglie e scavando all'interno delle pannocchie. Per decenni, gli scienziati hanno compreso che le piante sotto stress spesso diventano più attraenti per i parassiti, o che i parassiti potrebbero avere difficoltà quando la loro fonte di cibo è secca e dura. Ma la realtà di come queste due forze interagiscano quando colpiscono contemporaneamente è rimasta poco chiara. Una pianta assetata diventa un bersaglio più facile per l'insetto affamato, o la mancanza d'acqua riesce in qualche modo a proteggere la coltura rendendola meno nutriente? Comprendere questa relazione è fondamentale per gli agricoltori, che devono sapere se le loro colture possono sopravvivere a una stagione in cui la pioggia è scarsa e gli insetti sono abbondanti.

Per rispondere a questo, i ricercatori dell'International Maize and Wheat Improvement Center hanno allestito un esperimento controllato in Kenya per osservare come si comporta il mais quando è costretto a gestire contemporaneamente la carenza d'acqua e gli attacchi di insetti. Hanno coltivato una popolare varietà commerciale di mais in ampi appezzamenti, gestendo attentamente l'apporto idrico per creare due ambienti distinti: un gruppo di piante riceveva molta acqua, mentre un altro gruppo era sottoposto a un rigoroso regime di siccità in cui l'irrigazione veniva sospesa per settimane alla volta. All'interno di queste zone umide e secche, gli scienziati hanno introdotto la falena del mais in modi diversi. Alcuni lotti sono stati lasciati incustoditi per servire da base di confronto, altri sono stati infestati piantando file di una varietà di mais altamente suscettibile nelle vicinanze per lasciare che gli insetti vi vagassero naturalmente, e altri ancora sono stati direttamente infestati posizionando le larve sulle piante a mano. Questa configurazione ha permesso al team di confrontare esattamente quanto danno causassero gli insetti in condizioni di umidità rispetto a quelle di secchezza, e come la crescita e il raccolto finale delle piante fossero influenzati dalla combinazione degli stress.

I risultati hanno rivelato una realtà durissima per la coltura del mais. Quando le piante erano secche, diventavano significativamente più vulnerabili alla falena del mais. I ricercatori hanno scoperto che gli insetti causavano circa il quarantasei percento di danni in più alle foglie e il cinquanta percento di danni in più alle pannocchie sulle piante sottoposte a stress da siccità rispetto a quelle ben irrigate. Sembra che il deficit idrico non abbia reso le piante più dure o meno appetibili; al contrario, ha indebolito la loro capacità di difendersi o di riprendersi dal nutrimento subito. Le piante secche semplicemente non riuscivano a sostituire il tessuto mangiato dagli insetti con la stessa velocità delle piante sane e irrigate. Questa mancanza di resilienza significava che il danno non era solo estetico; si traduceva direttamente in una perdita di cibo. Le piante che erano sia secche che infestate dalle falene del mais producevano i raccolti più piccoli, rendendo meno di una tonnellata di granella per ettaro. Si trattava di un calo drastico rispetto alle piante sane, irrigate e prive di parassiti, che producevano più di due tonnellate e mezza di granella per ettaro.

Lo studio ha anche mostrato che l'impatia degli insetti dipendeva interamente dalla quantità d'acqua di cui disponevano le piante. In condizioni di irrigazione ideali, l'infestazione della falena del mais riduceva la resa dei granella di circa il trentadue percento. Tuttavia, quando la stessa infestazione colpiva le piante stressate dalla siccità, la perdita di resa balzava al quarantatré percento. La combinazione dei due stress era molto peggiore della somma delle loro parti individuali. Le piante che erano secche e poi attaccate dagli insetti crescevano molto più corte e producevano pannocchie più piccole rispetto a quelle che erano solo secche o solo attaccate. Infatti, le piante più corte e le pannocchie più piccole sono state trovate nei lotti dove la siccità e l'attacco artificiale degli insetti avvenivano insieme. I ricercatori hanno anche notato che gli insetti causavano più marciume della pannocchia, una malattia fungina che deteriora il chicco, particolarmente quando le piante erano ben irrigate, suggerendo che le ferite d'ingresso create dagli insetti permettevano ai funghi di attecchire più facilmente nell'ambiente umido.

In definitiva, questo lavoro dimostra che la siccità non protegge il mais dalla falena del mais; rende la situazione molto peggiore. Lo stress derivante dalla mancanza d'acqua lascia la pianta troppo debole per combattere gli insetti o per riprendersi dai danni che essi causano. Per gli agricoltori e i selezionatori, questo significa che cercare varietà di mais che possano resistere agli insetti non è sufficiente se tali varietà non possono anche gestire i periodi di siccità. Per garantire la sicurezza alimentare in un clima che cambia, è necessario sviluppare nuove colture che possano resistere sia alla sete del suolo che alla fame del parassita contemporaneamente. Le scoperte suggeriscono che testare le colture sotto queste pressioni combinate è essenziale per trovare le varietà che continueranno a produrre cibo quando il tempo si ritorna contro di loro.