Un gruppo di ricercatori spagnoli ha sviluppato piante capaci di brillare al buio e cambiare colore quando vengono infettate da virus, una tecnologia che consentirà di individuare precocemente parassiti e malattie nelle colture usando normali fotocamere.
Una tecnologia messa a punto da ricercatori spagnoli permetterà di individuare precocemente parassiti e malattie nelle coltivazioni grazie a piante che brillano al buio e cambiano colore quando vengono infettate da virus.
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La ricerca sviluppata presso l'Istituto di Biologia Molecolare e Cellulare delle Piante (IBMCP), che dipende dal CSIC e dall'Universitat Politècnica de València (UPV), ha portato alla creazione di un sistema biologico di rilevamento delle infezioni. Lo studio è stato pubblicato su «Nature Communications» e apre una nuova via per identificare le malattie nelle coltivazioni.
Emettere diversi segnali luminosi a seconda dello stato di salute
Ispirato alla bioluminescenza dei funghi, il team di ricerca ha messo a punto un sistema che consente alle piante di emettere segnali luminosi diversi a seconda del loro stato di salute. La variazione di luminosità rivela la presenza di virus prima che compaiano sintomi visibili e può essere rilevata con comuni telecamere.
Il sistema utilizza quattro enzimi che modificano un composto naturale delle piante, l'acido caffeico, per generare una molecola in grado di emettere una luce verde costante durante l'ossidazione. Questa reazione trasforma le piante in sensori luminosi del proprio stato di salute.
Piante transgeniche con geni di bioluminescenza dei funghi
Il team ha testato il sistema su piante transgeniche di Nicotiana benthamiana, una specie affine al tabacco utilizzata abitualmente nella ricerca. Per farlo, ha inserito geni di bioluminescenza dei funghi tramite virus modificati, il che ha permesso di osservare visivamente l'evoluzione dell'infezione e le aree colpite.
Successivamente i ricercatori hanno creato un sistema sentinella in grado di rilevare l'infezione da potyvirus attraverso un cambiamento nel colore della luce emessa dalla pianta. In assenza del virus le piante mantengono un segnale giallo costante, ma quando vengono infettate un enzima del patogeno innesca una variazione di colore visibile con dispositivi economici, facilitando così la diagnosi precoce.
Le tecniche tradizionali per diagnosticare le malattie delle piante, come la PCR o il test ELISA, offrono un'elevata precisione nell'identificare il materiale genetico o le proteine dei virus. La loro applicazione richiede però tempo, apparecchiature specifiche e personale specializzato di laboratorio.
Piante sentinella in grado di segnalare i primi focolai
Il sistema potrebbe essere applicato inizialmente alla sorveglianza precoce delle malattie virali in serre e coltivazioni controllate, utilizzando piante sentinella capaci di segnalare i primi focolai.
In futuro questa tecnologia potrebbe essere adattata ad altri patogeni, come batteri e funghi, e trasformarsi in uno strumento chiave di fronte alla diffusione di nuove minacce agricole legate al cambiamento climatico.
Al progetto partecipano anche il Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), l'Unità Centrale di Ricerca in Medicina dell'Universitat de València e il MRC Laboratory of Medical Sciences di Londra, che hanno contribuito allo sviluppo di questa tecnologia di rilevamento precoce.