In Malawi, Africa del sud-est, questo parassita minaccia l'approvvigionamento alimentare di migliaia di persone. L'insetto non va confuso con la mosca bianca delle serre Trialeurodes vaporariorum, che si trova più frequentemente in Europa. Credito:Daniel G. Vassão
Quando si attaccano le crocifere, la mosca bianca succhia-linfa Bemisia tabaci può attivare le difese chimiche di queste piante. In un nuovo studio, un team internazionale di ricercatori ha dimostrato che il parassita è in grado di rendere innocua gran parte delle tossine vegetali legando loro lo zucchero in eccesso. La mosca bianca dispiega così un meccanismo di disintossicazione completamente nuovo e finora non descritto per disinnescare le difese delle piante, il che potrebbe spiegare il successo di questo importante parassita agricolo. Lo studio è pubblicato su Natura chimica biologia .
Parassita delle colture temuto in tutto il mondo per centinaia di specie di piante
Le mosche bianche sono una famiglia di insetti succhiatori di linfa che si nutrono del floema delle piante contenente zucchero. La mosca bianca Bemisia tabaci è particolarmente diffusa in tutto il mondo ed è molto temuta come infestante agricola. In senso stretto, non è una sola specie, ma un complesso di circa due dozzine di specie appena distinguibili.
Il vero danno alle piante si verifica quando gli insetti espellono la dolce melata, che fa sì che i funghi colonizzino le piante, e dalla varietà di virus vegetali trasmessi dagli insetti. Per i ricercatori che studiano i meccanismi di disintossicazione dei parassiti delle piante, Bemisia tabaci è un sistema di studio particolarmente interessante.
"Questo parassita è forse uno dei, se non il massimo, floema di successo che nutre insetti nel mondo, trovato su centinaia di diverse specie di piante fino ad oggi. Incontra un panorama variabile di composti di difesa chimica nella sua dieta, "dice Michael Easson, uno dei primi due autori dello studio, che è un ricercatore di dottorato presso il Max Planck Institute for Chemical Ecology. Per questa ragione, ha collaborato con un gruppo di ricerca internazionale, in cui l'Università Ebraica di Gerusalemme svolge un ruolo chiave, per scoprire cosa rende la Bemisia tabaci un insetto infestante di tale successo e come affronta la difesa chimica delle sue piante alimentari.
Il team attorno al leader del gruppo di progetto Daniel Vassão del Dipartimento di Biochimica dell'Istituto Max Planck ha studiato i meccanismi di disintossicazione in diversi erbivori per diversi anni. Di particolare interesse è il modo in cui gli insetti disinnescano la cosiddetta bomba all'olio di senape delle crocifere:questo meccanismo di difesa delle piante è costituito da due componenti, glucosinolati e l'enzima mirosinasi, che sono immagazzinati in diverse cellule vegetali.
Se il tessuto vegetale è danneggiato dagli erbivori, l'enzima scinde gli zuccheri del glucosio dai glucosinolati e si formano oli di senape tossici. Poiché gli insetti succhiatori di linfa non masticano il tessuto fogliare e causano solo lievi danni ai tessuti con i loro stiletti, l'apparato boccale stretto che usano per bere il floema, in precedenza si presumeva che questo meccanismo di difesa svolgesse solo un ruolo secondario nella protezione delle piante contro mosche bianche o afidi. Però, recenti ricerche hanno dimostrato che non solo masticare ma anche succhiare insetti possono attivare la bomba all'olio di senape.
La protossina (glucosinolato) viene inattivata quando un gruppo glucosio aggiuntivo è legato ad essa. In confronto, la protossina viene convertita in una tossina attiva (olio di senape) in erbivori non adattati Credito:Kimberly Falk
Un nuovo percorso di disintossicazione
Gli scienziati hanno utilizzato la pianta modello Arabidopsis thaliana, una pianta crocifere la cui difesa si basa anche sui glucosinolati per studiare più in dettaglio il metabolismo delle mosche bianche. Hanno analizzato soprattutto la melata, la secrezione zuccherina di molti insetti succhiatori di linfa, mediante analisi chimiche e marcatura isotopica di singoli composti chimici. I ricercatori sono rimasti sorpresi dal fatto che il meccanismo di difesa dell'Arabidopsis thaliana sia stato effettivamente attivato dalla mosca bianca quando hanno trovato oli di senape tossici. Però, hanno anche scoperto che il percorso biochimico che porta alla disintossicazione è un tipo di reazione completamente nuovo in cui lo zucchero del floema viene utilizzato per disinnescare le tossine delle piante. "Questa reazione non costa praticamente nulla a questi insetti, poiché questo zucchero è in tale eccedenza e deve essere comunque secreto come melata, ", afferma il leader dello studio Daniel Vassão.
Il processo di disintossicazione si basa su una semplice reazione in cui lo zucchero sotto forma di gruppo glucosio è legato ad un altro zucchero che fa già parte del glucosinolato. I ricercatori hanno dimostrato che il nuovo prodotto chimico risultante non può essere attivato dall'enzima della pianta, probabilmente perché è troppo ingombrante.
Per questa nuova via di glucosilazione, i ricercatori sono stati in grado di identificare gli enzimi in Bemisia tabaci che catalizzano la reazione chimica. Sono rimasti stupiti dalla diversità della cassetta degli attrezzi di disintossicazione di questo insetto. Sebbene si concentrassero su una sola classe di difese delle piante, i glucosinolati, hanno già trovato almeno tre percorsi indipendenti per la disintossicazione. "Sarà interessante vedere quanto siano generali questi percorsi di disintossicazione e se la mosca bianca ha anche percorsi di disintossicazione specifici per altri composti difensivi delle piante nel suo repertorio, e quali enzimi controllano questi processi, "dice Vassão.
