Scienziati decodificano il genoma della peronospora delle patate
La fitopatia è causata da un organismo chiamato Phytophthora infestans che prospera nei climi freddi e umidi. Le patate sono la quarta coltura al mondo per quantità e il P. infestans è il nemico principale dei coltivatori di patate, una volta infette infatti, le piante muoiono nel giro di una settimana.
Gli agricoltori spendono grandi somme di denaro per spruzzare le colture con fungicidi nel tentativo di tenere la peronospora sotto controllo. Gli scienziati hanno persino creato varietà di patate resistenti a questa malattia, ma il patogeno si adatta velocemente a queste nuove varietà. Come faccia il P. infestans ad adattarsi in questo modo è un mistero rimasto a lungo irrisolto.
In questo recente studio, i ricercatori hanno sequenziato il genoma del P. infestans e lo hanno confrontato ai genomi di due muffe acquatiche: il P. sojae, che fa marcire le radici dei semi di soia, e il P. ramorum, che causa la morte improvvisa della quercia. I risultati sono stati sorprendenti. Innanzitutto, con 240 milioni di coppie di basi, il genoma del P. infestans è molto più ampio di quelli dei suoi parenti stretti, il P. sojae (95 milioni di coppie di basi) e il P. ramorum (65 milioni di coppie di basi).
Il genoma del P. infestans ha inoltre una struttura insolita. La maggior parte dei 18.000 geni del patogeno sono raggruppati in regioni dense di geni, che insieme costituiscono circa un quarto del genoma. La maggior parte di questi geni sono geni "casalinghi" che hanno subito pochi cambiamenti nel corso dell'evoluzione e sono responsabili della manutenzione giornaliera e della riproduzione del patogeno.
In contrasto, i restanti tre quarti del genoma consistono per lo più in lunghe strisce di copie multiple di segmenti di DNA. I pochi geni che si trovano in queste regioni ad alto contenuto di repliche sono fondamentali per l'abilità del P. infestans di infettare le patate e le altre piante.
"Le nostre scoperte suggeriscono un genoma "a due velocità" il che significa che diverse parti del genoma si evolvono a velocità diverse," ha spiegato uno degli autori principali dello studio, il professor Sophien Kamoun del Sainsbury Laboratory nel Regno Unito. "Questa struttura del genoma a due velocità potrebbe consentire al P. infestans di adattarsi rapidamente alle piante ospiti, mentre il nucleo centrale di geni per la biologia fondamentale dell'organismo rimane invariato."
"Al contrario delle regioni ben conservate dove si trovano la maggior parte dei geni, le regioni ricche di repliche cambiano rapidamente nel tempo, fungendo da incubatrici per permettere la rapida nascita e morte dei geni che servono per infettare la pianta. Di conseguenza questi geni critici possono essere acquisiti e persi tanto rapidamente che l'ospite non riesce a stare al passo," ha aggiunto il co-autore principale Brian Haas del Broad Institute negli Stati Uniti.
Il P. infestans, che prima era considerato un fungo, è adesso riconosciuto come "muffa acquatica", e in quanto tale è più vicino al parassita della malaria che non ai funghi. Il patogeno è conosciuto soprattutto per aver causato la grande carestia irlandese a metà del 19mo secolo, che costò la vita a oltre un milione di persone e fu all'origine di una massiccia ondata di emigrazione verso gli Stati Uniti. Anche oggi però questo patogeno costituisce un grande problema per gli agricoltori e una grave minaccia per la sicurezza alimentare mondiale.
Gli agricoltori in Irlanda riferiscono che quest'anno è stato il peggiore per quanto riguarda la peronospora a memoria d'uomo, mentre i loro colleghi del Regno Unito affermano di essere stati costretti ad aumentare l'uso di fungicidi del 30% negli ultimi anni. Le coltivazioni di patate olandesi sono trattate con maggiori quantità di fungicidi rispetto a tutte le altre colture. Dall'altro lato dell'Atlantico, i coltivatori americani di patate e pomodori si trovano di fronte a un problema di peronospora grave e costoso.
"Questo patogeno ha una straordinaria capacità di adattarsi e cambiare ed è questo che lo rende così pericoloso", ha commentato il dott. Chad Nusbaum del Broad Institute. "Adesso abbiamo una visione completa del suo genoma che rivela le insolite proprietà alla base della sua straordinaria adattabilità. Speriamo che queste conoscenze possano favorire nuovi approcci per diagnosticare e rispondere ai focolai di infezione."