Cultivation-dependent transcriptomic reprogramming and insecticidal performance of Beauveria bassiana A1 from solid-state and submerged cultures
Questo studio dimostra che, sebbene la fermentazione in stato solido e quella sommersa inducano una riprogrammazione trascrizionale distinta in *Beauveria bassiana* A1, influenzando in particolare il metabolismo secondario e i geni della degradazione extracellulare, entrambi i metodi di coltivazione producono infine spore con un'efficacia insetticida paragonabile contro *Plutella xylostella* ad alte concentrazioni, supportando il potenziale della fermentazione sommersa come alternativa scalabile per la produzione di biopesticidi.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Nel mondo dell'agricoltura, gli agricoltori devono spesso affrontare un nemico implacabile: insetti che masticano i raccolti più velocemente di quanto possano essere mietuti. Per combattere indietro senza usare sostanze chimiche aggressive, gli scienziati si rivolgono ai predatori della natura stessa, nello specifico un fungo microscopico chiamato Beauveria bassiana. Questo fungo agisce come un'arma biologica, cercando gli insetti, atterrando su di essi e crescendo all'interno dei loro corpi finché l'insetto non muore. Il fungo poi esplode verso l'esterno, rilasciando milioni di minuscole spore per trovare nuove vittime. Affinché ciò funzioni nel mondo reale, gli agricoltori hanno bisogno di enormi quantità di queste spore, il che significa che gli scienziati devono far crescere il fungo in grandi lotti.
Ci sono due modi principali per far crescere questi eserciti fungini. Il primo metodo, noto come fermentazione in stato solido, è simile a cuocere il pane in un forno caldo e umido. Il fungo cresce su cereali umidi o scarti agricoli, creando uno strato di spore secco e soffice che sono naturalmente resistenti e pronte ad attaccarsi alla pelle cerosa di un insetto. Il secondo metodo, la fermentazione sommersa, è più simile a produrre birra. Il fungo cresce in un enorme serbatoio di liquido, dove gli scienziati possono controllare con precisione la temperatura, l'ossigeno e i nutrienti. Sebbene il metodo liquido sia più facile da scalare e automatizzare, è rimasto un dubbio persistente: la crescita del fungo in acqua ne cambia la personalità? Rende le spore meno efficaci nel uccidere gli insetti rispetto a quelle cresciute su cereali solidi?
Un team di ricercatori della National Taiwan University ha deciso di rispondere a questa domanda guardando non solo a quante spore venissero prodotte, ma anche alle istruzioni genetiche all'interno di esse. Hanno fatto crescere lo stesso ceppo di Beauveria bassiana sia nell'ambiente di cereali solidi che nella vasca liquida. Una volta che le spore erano pronte, hanno effettuato un'immersione profonda nel codice genetico del fungo per vedere quali geni venivano attivati o disattivati in ciascun ambiente. Hanno scoperto che i due gruppi di funghi stavano vivendo vite molto diverse. Le spore cresciute su cereali solidi avevano attivato una vasta gamma di geni progettati per scomporre materiali resistenti. Questi geni producevano enzimi potenti, che sono strumenti biologici che agiscono come forbici molecolari, capaci di tagliare il guscio duro di un insetto. Attivavano anche geni per la creazione di sostanze chimiche secondarie, che aiutano il fungo a competere e difendersi.
Al contrario, le spore cresciute nel serbatoio liquido avevano un set diverso di priorità. La loro attività genetica era concentrata sulla ricerca e l'assorbimento del ferro, un nutriente che è spesso scarso negli ambienti liquidi, e sulla produzione di tossine specifiche. Non avevano attivato gli stessi strumenti di taglio pesanti delle spore cresciute sul solido. Ciò suggeriva che le spore cresciute in liquido non fossero altrettanto preparate per il compito immediato di masticare l'armatura di un insetto. I ricercatori hanno poi testato questa teoria spruzzando entrambi i tipi di spore sulle larve della tignola del cavolo, un comune parassita che danneggia le verdure. Hanno utilizzato diverse concentrazioni, da una piccola quantità di spore a una molto elevata.
I risultati hanno mostrato una chiara differenza nella tempistica, ma non nell'esito finale. Quando i ricercatori hanno utilizzato una quantità moderata di spore, quelle cresciute su cereali solidi hanno ucciso gli insetti leggermente più velocemente. Le larve morivano prima perché le spore cresciute sul solido erano geneticamente predisposte ad attaccare l'involucro dell'insetto immediatamente al contatto. Le spore cresciute in liquido impiegavano un po' più di tempo per iniziare, probabilmente perché dovevano potenziare i propri strumenti di taglio dopo l'atterraggio sull'insetto. Tuttavia, quando i ricercatori hanno utilizzato un'alta concentrazione di spore, la differenza è svanita. A questa dose elevata, entrambi i tipi di spore hanno ucciso tutti gli insetti entro tre giorni. L'enorme numero di attaccanti ha sopraffatto gli insetti indipendentemente dal fatto che le spore fossero geneticamente preparate per un'azione immediata o meno.
Questa scoperta suggerisce che il metodo liquido di crescita del fungo è un'alternativa valida per la produzione di biopesticidi, a condizione che la strategia di applicazione venga adeguata. Mentre le spore cresciute sul solido potrebbero avere un vantaggio in termini di velocità, le spore cresciute in liquido sono altrettanto letali se viene applicata una quantità sufficiente. Lo studio indica che le differenze genetiche causate dall'ambiente di crescita cambiano la velocità dell'attacco piuttosto che il successo finale della missione. Per gli agricoltori e i produttori, questo significa che il metodo liquido, più facile e controllabile, può essere utilizzato per produrre questi controlli biologici, purché si garantisca che venga consegnata alla coltura una densità di spore sufficientemente alta per compensare l'inizio leggermente più lento. Il fungo rimane uno strumento potente, e la sua efficacia dipende meno da dove è nato e più da quanti di essi vengono inviati sul campo di battaglia.
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