Il patogeno della ruggine dello stelo infetta tutte le parti fuori terra delle piante di grano, compresa la testa. In questo caso, il controllo con fungicidi di solito non è possibile a causa della contaminazione del prodotto finale, o economico. Credito:Karanjeet Sandhu, Università di Sydney.
La carestia può essere in gran parte un ricordo del passato, ma negli ultimi anni il riemergere di una malattia che può uccidere il grano - che fornisce un quinto del cibo dell'umanità - ha minacciato la sicurezza alimentare; ora viene annunciata una svolta poco prima di Natale, in due articoli complementari in corso di pubblicazione sulla rivista Scienza .
In una prima mondiale, la scienza ha fatto un passo avanti rispetto a un vecchio nemico che è recentemente riemerso in alcune parti del mondo, dove ha devastato i raccolti per la sua capacità di evolversi, annullando gran parte del duro lavoro iniziato sul serio con la Rivoluzione Verde - utilizzando tecniche naturali per isolare il primo gene patogeno della ruggine che le piante di grano rilevano e usano per "attivare" la resistenza intrinseca.
La svolta nella ricerca mirata al nemico della ruggine dello stelo - storicamente il patogeno più pericoloso del grano - significherà che i campioni sospetti potrebbero essere analizzati entro poche ore in caso di emergenza anziché settimane, potenzialmente salvare i raccolti dalla distruzione.
"Per la prima volta sarà possibile eseguire test del DNA per identificare se una ruggine in un raccolto di grano in qualsiasi parte del mondo può superare un gene di resistenza alla ruggine, chiamato Sr50, che viene introdotto nelle varietà di frumento ad alto rendimento, " ha detto il professor Robert Park, autore corrispondente dell'Università di Sydney.
"Questo indicherà se un dato raccolto di grano deve essere spruzzato rapidamente o meno con un costoso fungicida per proteggerlo dalla ruggine, che altrimenti devasterebbe il raccolto nel giro di poche settimane".
Le epidemie di ruggine sono emerse a volte in tandem con l'allevamento selettivo accuratamente raffinato nei cereali; la malattia è ancora una volta estremamente dannosa in Africa orientale e sta tornando in Europa.
Superficialmente, la ruggine dello stelo sembra un altro patogeno della ruggine del grano, ruggine fogliare. I due possono essere distinti sulle foglie, con ruggine fogliare che forma pustole solo su un lato della foglia, e la ruggine dello stelo produce pustole che compaiono su entrambe le superfici fogliari. Credito:Credito Karanjeet Sandhu, Università di Sydney.
Le nuove scoperte sono in corso di pubblicazione su una delle riviste più importanti al mondo, con sede negli Stati Uniti Scienza .
Signor Jiapeng Chen, un dottorando dell'Università di Sydney che ha avviato il lavoro sequenziando e analizzando il genoma di un isolato di ruggine virulento, ha affermato che questo è stato il primo passo importante nell'affrontare le sfide diagnostiche poste dai funghi in continua evoluzione, che si traducono in nuovi ceppi di patogeni della ruggine.
Il professor Park ha spiegato:"È come una corsa agli armamenti in corso:dobbiamo mantenere un passo avanti rispetto a questo agente patogeno che cambia.
"L'ultima grande epidemia di ruggine del gambo di grano nella sola Australia, nel 1973, ha causato 300 milioni di dollari australiani di danni - immagina cosa sarebbe oggi".
Autore corrispondente, Dr Peter Dodds della Commonweatlh Scientific Industrial Research Organisation, ha detto che la domanda di grano nel mondo in via di sviluppo dovrebbe aumentare del 60% entro il 2050 e solo in termini economici le ramificazioni sono enormi.
"Ora che abbiamo identificato come i ceppi di ruggine dello stelo sono in grado di superare la resistenza all'Sr50 - tramite la mutazione di un gene che abbiamo identificato chiamato AvrSr50 - queste informazioni possono essere utilizzate per aiutare a dare la priorità ai geni di resistenza per l'implementazione.
L'agente patogeno uccide le piante di grano cingendo gli steli, con conseguente raccolti che comprendono un disordine aggrovigliato. Credito:Robert Park, Università di Sydney
"I nostri risultati finora mostrano che il sistema immunitario delle piante è in grado di riconoscere direttamente la proteina fungina, disse il dottor Peter Dodds, dal team Agricoltura e Alimentazione del CSIRO. "Stiamo acquisendo una migliore comprensione dell'intero processo:cosa sta succedendo a livello di proteine, a livello genetico».
Co-autore Dr Kostya Kanyuka di Rothamsted Research, un centro di scienze agrarie nel Regno Unito, ha detto che la ruggine dello stelo era tornata in Europa, ad esempio in Svezia di recente, quest'anno, e minacciava l'Asia e gli Stati Uniti.
"La razza altamente virulenta Ug99 del fungo della ruggine dello stelo - emersa nel 1998 in Uganda - è diventata ancora più potente man mano che si è diffusa in Africa e nel Medio Oriente, con i venti che minacciano di portarlo in Asia, " ha detto il dottor Kanyuka.
Collaboratori statunitensi, la professoressa Melania Figueroa, Il professor Brian Steffenson e il dottor Yue Jin sono stati in grado di estendere i risultati dello studio esaminando i ceppi del patogeno della ruggine dello stelo provenienti da altre parti del mondo, compresi Stati Uniti e Africa.
"È importante esaminare questo gene nei ceppi di ruggine di tutto il mondo per ottenere un quadro di dove è più probabile che la virulenza si evolva, "Ha detto il professor Figueroa.
Professor Parco, dall'Istituto di selezione vegetale, parte del Sydney Institute of Agriculture e School of Life and Environmental Sciences dell'Università, ha affermato che i risultati dovrebbero anche portare a una migliore comprensione di come i patogeni della ruggine infettano il grano, eludere il rilevamento da parte della pianta del grano, e causando perdite di rendimento.
"Oltre all'immediato vantaggio pratico relativo all'importante gene antiruggine Sr50, la nostra prima scoperta mondiale potrebbe potenzialmente avere un profitto a lungo termine nell'orizzonte di 10-15 anni, " Egli ha detto.
