Grano infetto da ruggine dello stelo. Attestazione:CIMMYT
ruggine dello stelo, chiamato per le pustole annerenti che infettano gli steli delle piante, causato devastanti epidemie e carestie per secoli prima di essere domato da fungicidi e geni di resistenza.
Dall'inizio del secolo, però, sono emersi nuovi ceppi aggressivi, come "Ug99", rilevate per la prima volta in Uganda nel 1999, che infettano varietà di grano ampiamente coltivate. Queste malattie minacciano di disperdere trilioni di spore fungine patogene sui venti attraverso paesi e continenti. L'attuale perdita economica globale causata dalla ruggine dello stelo del grano è di circa 1 miliardo di dollari l'anno.
Il timore è che questi ceppi aerotrasportati e altamente virulenti possano diffondersi da siti noti ad alcune delle regioni più importanti del mondo. come il Punjab nell'Asia meridionale, dove questi ceppi non sono ancora stati rilevati.
Ora, un team di scienziati dell'Università di Cambridge, il Met Office del Regno Unito e il CIMMYT (International Maize and Wheat Improvement Centre) hanno adattato i sistemi di modellazione precedentemente utilizzati per prevedere, dispersione di ceneri da vulcani in eruzione e radiazioni da incidenti nucleari (NOME), per prevedere quando e come l'Ug99 e altri ceppi simili hanno maggiori probabilità di diffondersi.
La ricerca, pubblicato oggi sulla rivista piante naturali , quantifica per la prima volta le circostanze:rotte, tempi e dimensioni dei focolai, sotto i quali ceppi pericolosi di ruggine dello stelo rappresentano una minaccia dalla dispersione a lunga distanza dall'Africa orientale alle grandi aree di produzione di grano in India e Pakistan.
I risultati evidenziano il ruolo dello Yemen come potenziale "trampolino di lancio" per la trasmissione della malattia tra i continenti. Lo scenario chiave per la diffusione della malattia è dallo Yemen direttamente al Pakistan o all'India. In caso di un grande focolaio nello Yemen orientale, i risultati indicano una probabilità del 30% che si verifichi la trasmissione.
Un altro importante scenario per la diffusione della ruggine del grano è dallo Yemen attraverso i paesi del Medio Oriente, in particolare l'Iran, all'Asia centrale e meridionale. Se l'Iran dovesse subire un'epidemia moderata di Ug99 - più di 1000 ettari - allora le spore si diffonderebbero probabilmente in Afghanistan, e da lì potenzialmente verso le pianure settentrionali del Pakistan e dell'India. Però, la trasmissione lungo questa rotta è limitata a una finestra temporale relativamente breve in marzo e aprile, prima che il grano venga tipicamente raccolto nell'Asia meridionale.
(A) Questa è una rete di dispersione a lunga distanza di spore tra tutti i principali paesi produttori di grano nell'Africa meridionale/orientale, Medio Oriente e Asia centro/meridionale. I nodi rappresentano i paesi; le comunità dello stesso colore indicano regioni con elevata connettività aerea; la dimensione dei nodi indica la forza del nodo; i grafici a torta mostrano la frazione della forza fuori rispetto alla forza totale del nodo (che indica i paesi donatori e recettori). (B) Frequenze di trasmissione delle spore lungo le principali rotte migratorie nella zona della Rift Valley per lo scenario di grandi epidemie. Credito:Matthew Hort
"Nuove razze di ruggine del grano minacciano il grano in tutto il mondo, e abbiamo bisogno di sapere quali aree sono a rischio, ", ha affermato l'autore senior, il prof. Chris Gilligan, dal Dipartimento di Scienze Vegetali di Cambridge.
"Dal nostro lavoro, ora crediamo che se iniziamo a vedere Ug99 o altri nuovi ceppi di ruggine del grano prendere piede nello Yemen all'inizio della primavera, allora occorre agire immediatamente per mitigare il rischio di un'ulteriore diffusione".
Però, il lavoro di modellazione offre anche alcune notizie incoraggianti:la trasmissione aerea della malattia dai paesi dell'Africa orientale direttamente all'Asia meridionale è altamente improbabile, con eventi di trasmissione possibili solo in meno di un giorno all'anno.
Il team scientifico ha utilizzato le indagini sulle malattie sul campo dell'International Maize and Wheat Improvement Centre e i dati meteorologici del Met Office del Regno Unito come input chiave per il quadro di modellazione.
"Questa ricerca ci ha permesso di ottenere le prime stime quantitative delle frequenze di trasmissione delle spore trasportate dall'aria a lungo termine per diversi scenari di epidemia. Abbiamo compilato valutazioni del rischio per la dispersione dei patogeni da luoghi chiave della malattia a importanti paesi produttori di grano. Queste valutazioni possono informare efficacemente la sorveglianza e strategie di controllo, " ha detto Marcel Meyer di Cambridge, primo autore dello studio.
La squadra dice il suo lavoro, comprese le animazioni di dispersione delle spore 3D e un catalogo delle tendenze di dispersione (che indica le direzioni probabili, frequenze, carichi di agenti patogeni), fornisce nuovi modi per aumentare la consapevolezza, comunicare i rischi, e informare le parti interessate dell'agricoltura.
Il loro quadro di modellizzazione può essere applicato come strumento per analizzare i rischi nel caso in cui nuovi ceppi di malattie dovessero essere scoperti in altre aree geografiche. Ciò ha già aiutato a stimare i rischi di dispersione da siti di altre malattie in Europa e in Siberia. Nel lavoro in corso, il team sta sviluppando un sistema di allerta precoce per la previsione del rischio di ruggine in Etiopia, Il più grande paese produttore di grano dell'Africa orientale.
"L'esperienza combinata delle scienze delle piante e delle scienze della dispersione atmosferica ha fornito strumenti innovativi che evidenziano i rischi, e sostenere la gestione del potenziale devastante di queste malattie, " ha detto il dottor Matthew Hort, coautore del Met Office del Regno Unito.
