Si dice che dal 10 al 15% della perdita di produzione agricola mondiale sia causata da malattie. E poiché il 70-80% di questa malattia delle piante è causato da funghi filamentosi, proteggere le colture dai funghi filamentosi è una questione importante per nutrire efficacemente la popolazione mondiale. Affinché i funghi patogeni infettino le piante, devono sfondare le cellule epidermiche della pianta e invadere l'interno. In altre parole, le cellule epidermiche vegetali fungono da prima barriera per fermare l'attacco di funghi patogeni nell'ambiente. Quindi che tipo di funzioni di difesa hanno le cellule epidermiche?
È interessante notare che si sapeva che l'epidermide delle piante contiene piccoli cloroplasti che non sono così coinvolti nella fotosintesi. Tuttavia, non era chiaro quale funzione avesse. Perché ci sono piccoli cloroplasti nell'epidermide delle piante che non contribuiscono molto alla fotosintesi?
L'assistente professore Hiroki Irieda della Facoltà di Agraria, Università di Shinshu e il professor Yoshitaka Takano, Scuola di specializzazione in Agraria, Università di Kyoto, hanno scoperto che i piccoli cloroplasti nell'epidermide delle piante controllano l'ingresso di agenti patogeni fungini. Il duo ha scoperto che i piccoli cloroplasti si spostano all'interno della cellula in modo drammatico verso lo strato superficiale in risposta all'attacco fungino ed è coinvolto in tale risposta di difesa.
In questo studio, il duo ha prima studiato a quale tipo di funghi patogeni rispondono i cloroplasti epidermici. Di conseguenza, hanno scoperto che più funghi filamentosi patogeni causano la migrazione superficiale dei cloroplasti epidermici. È interessante notare che è stato anche scoperto che questi funghi filamentosi patogeni erano i cosiddetti "non adattati" ed erano bloccati dall'invasione delle cellule epidermiche. D'altra parte, è più probabile che il fungo patogeno adattato invada l'epidermide nelle piante in cui i cloroplasti epidermici hanno smesso di migrare verso lo strato superficiale.
Successivamente, sono riusciti a trovare proteine vegetali coinvolte nella migrazione superficiale dei cloroplasti epidermici. Quando una pianta che produce una sovrapproduzione di questa proteina è stata creata mediante l'introduzione del trasferimento genico, i cloroplasti epidermici non si sono spostati sullo strato superficiale contro i funghi filamentosi patogeni. In questa pianta transgenica, l'immunità all'invasione epidermica dei funghi filamentosi patogeni è ridotta. È stato anche scoperto che i funghi patogeni hanno maggiori probabilità di invadere l'epidermide nelle piante in cui i cloroplasti epidermici hanno smesso di migrare verso lo strato superficiale. Questi risultati indicano che la migrazione dei cloroplasti epidermici allo strato superficiale è coinvolta nella risposta di difesa che blocca l'invasione di funghi patogeni.
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