CLas, inverdimento degli agrumi, ed antidoti batterici

1870. Nel Sud della Cina, una strana patologia vegetale sta alterando colore e produttività degli alberi d’agrumi. La chiamano “drago giallo”, o Huánglóngbìng (HLB) “malattia del ramo giallo”. Ci vorrà poco meno di un secolo, perchè gli studi del fitopatologo cinese Lin Kung Hsiang, tra il 1941 e il 1953, possano provare a mitigare, con prime consapevolezze sperimentali, lo sconforto dei coltivatori locali. Sintomo caratteristico della malattia è una maculatura a chiazze, asimmetrica, sulle foglie. Macchie senza margine, dal verde al giallo. Per questo, anche “inverdimento”, greening degli agrumi, che denota la perniciosa fitopatìa complessa. Responsabile, il batterio CLas, Candidatus Liberibacter asiaticus. Quindi, oggi, gli antidoti saranno coerentemente batterici.

Il batterio CLas, il suo inverdimento ferale: una patologia, che è già pandemia

J.M. Bovè, ha lasciato in letteratura una solida documentazione, del fenomeno e delle cause. Nel 2006, esso era diffuso in più di quaranta paesi, tra Asia, Africa, Oceania, America del Nord e del Sud. Oggi è ufficialmente la pandemia più grave, dei tempi moderni, per le colture agrumicole. L’agente eziologico, è un batterio gram-negativo, strettamente floematico, non coltivabile, che, in soldoni, paralizza le piante.

Ne arresta lo sviluppo, rende gli alberi di dimensioni stentate, riduce il numero di frutti, anch’essi poi piccoli, e deformi; sbilenchi, per lo più, sbiaditi ed invertiti nella colorazione, che comincia all’estremità peduncolare. Greening, inverdimento, dunque, in Sud Africa; foglia screziata, nelle Filippine; degenerazione floematica, in Indonesia; morte nera, in India. Con tutto il suo risuòno, terrifico, nell’oggi umano.

Il Candidatus Liberibacter, conta più specie:

• asiaticus, in Asia, Brasile ed USA;
• africanus sp. capensis, in Africa;
• americanus, in Brasile.

I sintomi patologici, dell’HLB, sono però identici, in ogni regione del mondo. Può essere, l’HLB, trasmessa per innesto, da agrume ad agrume, e da cuscuta, e pervinca. Vettori naturali del batterio, gli psillidi Trioza erytreae (figura 1) e Diaphorina citri (figura 2).

Nelle pieghe dell’HLB, l’inverdimento che annichilisce gli agrumi

La patologia vetale, HLB, si esprime in due tipologie:

• termosensibile, forma africana, trasmessa da T. erytreae, che si sviluppa non oltre 22- 25°C;
• termotollerante, forma asiatica, trasmessa da D. citri, che sopporta temperature oltre 30°C.

Una volta penetrato nel floema, il sistema di trasporto, dall’alto delle chiome al profondo dei distretti legnosi, per nutrienti appena sintetizzati, il patogeno può disseminare e colonizzare. Coadiuvato, anche, da compiacenti fattori ambientali: radiazione solare, temperatura. E l’HLB, purtroppo, può incidere sia sullo sviluppo, e sulla funzionalità delle radici, sia sulle sottili relazioni tra le comunità microbiche. Negli stadi più avanzati, inoltre, l’inverdimento, implica anche un accumulo di amido intrasportato, nelle propagini radicali, con comprensibile arresto del loro sano divenire.

Ma le radici, e la loro resistenza, non esauriscono tutto il mistero della tenacia degli agrumi, come, del resto, di ogni vegetale, agli incerti quotidiani, del viverne infisso. Le radici sono aperte, ad interazioni allotrie, con i microrganismi del suolo, la rarefatta rizosfera. Tali interazioni, garantiscono nutrienti, con fissazione d’azoto e dissoluzione di fosforo. Senza tralasciare la regolazione dello sviluppo vegetale, mediante sintesi e degradazione di fitormoni.

Antidoti batterici, contro il batterio Candidatus Liberibacter, per fermare l’inverdimento dilagante: lo studio

Il microbiota della rizosfera potrebbe intervenire, difendendo, per indifferente competizione, gli agrumi, dai patogeni, a livello radicale. Tra tali ostili, i batteri CLas. Questo, lega il termine delle conclusioni, in letteratura, con il bàndolo del nuovo studio.

Diretti da Hongfei Li, i ricercatori hanno, infatti, selezionato e coltivato 3 esemplari sani e 3 infetti con CLas, di Citrus sinensis Osb. Newhall di arancio navel, innestati con Poncirus trifoliata (L.) Raf. La distinzione, tra esemplari sani ed infetti, è avvenuta sulla base di un esame obiettivo, e di tecniche di amplificazione genica, su foglie e radici.

In particolare, i campioni radicali sono stati posti in tampone PBS pre-refrigerato, e la rizosfera adesa, isolata per ultrasonicazione, secondo il metodo Edwards. Il campione radicale (sonicato due volte, a distanza di 5 minuti), il tampone PBS (centrifugato a 4°C, per 5 minuti, a 4000xg), e la rizosfera del suolo, hanno poi subìto conservazione a -80°C. In attesa delle prove successive. Che sono consistite in estrazione di materiale genetico, per valutare proprio la presenza di CLas. A tali analisi di metagenomica, hanno, di prassi, fatto sèguito quelle bioinformatiche: clusters di OTUs (unità tassonomiche operative), al 97% di similarità di sequenza (software USEARCH V7 0_1090), sono i dati tecnici salienti.

Il microbiota di rizosfera: identità e rapporti batterici, appannaggio dell’infezione

L’amplificazione genica, mediante PCR, su rRNA 16S, ha rivelato presenza di geni appartenenti al CLas, sia in foglia sia in radice, degli esemplari arborei d’agrumi infetti. Totalmente assenti nei sani. Dalle analisi metagenomiche, i ricercatori hanno poi ottenuto 2464 OTUs batteriche, tradotte in 16 phyla. I più abbondanti, Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, raggiungono, nello studio, il 54.91%, del totale.

Anche l’abbondanza di CLas, nei campioni valutati, ha restituito prevalenza in quelli di endofiti di radice, dei soli agrumi infetti:

• Cyanobacteria 2.89% nelle radici, 0.0% in rizosfera;
• Acidobacteria 7.90%, in rizosfera, 4.32% in radice;
• Gemmatimonatedes 0.28%, in rizosfera, 0.07% in radice;
• Firmicutes 3.83%, in rizosfera, 0.44% in radice.

Perfettamente coerente, risulta anche l’abbondanza dei phyla dominanti, Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroides, in rizosfera. Linearità di riscontro, confermata dagli indici di alfa-diversità, delle OTUs.

L’abbondanza relativa dei generi microbici, di certo, risente dell’ingombrante assedio del CLas: esso si abbatte sulla triade Amycolatopsis, Sphingopyxis e Rhizobium. L’ultimo, riducendosi; i primi, aumentando.

L’inverdimento degli agrumi, non è solo discromìa, e disbiosi rizosferica

I ricercatori hanno valutato, anche, il profilo biochimico funzionale dei batteri presenti in rizosfera, affondando lo sguardo nelle vie metaboliche prevalenti, durante infezione da CLas. Delle 20 principali, 12 vie metaboliche reperite sono correlate al metabolismo energetico ed al trasporto di nutrienti. Ed in dettaglio, ancora, glicolisi, metabolismo dell’amido e del saccarosio, metabolismo di aminozuccheri, e di zuccheri nucleotidici (forme attivate di monosaccaridi), sono ridotte, in campioni infetti, delle comunità microbiche di rizosfera d’agrumi.

Altre 7 vie metaboliche, invece, di tale comunità microbica, di rizosfera, risultano stimolate dall’attacco patogeno. Si tratta di sistemi di reazioni connessi a:

• invasione batterica delle cellule epiteliali;
• sistema segnale del fosfatidilinositolo;
• spliceosoma;
• apoptosi;
• biosintesi di acidi biliari secondari;
• metabolismo dell’inositolo fosfato;
• degradazione di diossina.

Il patogeno CLas, dunque, incide sull’architettura stessa della comunità microbica, a livello di radice, negli agrumi. Ma, a conferma di numerosi studi precedenti sul tema, emerge che solo il genere Rhizobium, sia colpito ponderalmente, dall’infezione. Tale drastica riduzione del genere, sotto i colpi della fitopatìa, rivela, in realtà, la sua essenzialità per gli agrumi. Essendo anche altamente conservato, il Rhizobium, da specie a specie, e da un ambiente di crescita all’altro.

Rimedi batterici, a danni batterici

I ricercatori ne deducono, che l’infezione da CLas, attivi il sistema immunitario di radice, danneggiando il Rhizobium, che è noto, inibisca la risposta immunitaria, innescata dal modello molecolare microbico (MAMP), in pomodoro, soia, mais. Facilitando, di fatto, l’infezione. Tuttavia, accanto alla riduzione di questo agente microbico, si attesta anche, per fortuna, l’aumento di Amycolatopsis e Sphingopyxis, sia in endofiti radicali che in rizosfera. Quindi? Quindi, Amycolatopsis produce epoxiquinomicina C e vancomicina, antibiotici che lavorano, naturalmente, a favore della resistenza delle piante, al patogeno.

Inoltre, poichè la patologica deplezione di carboidrati, riscontrata nelle radici degli agrumi infetti, causa morte dell’apparato radicale, e rilascio di una gran quota di composti aromatici, lignina recalcitrante, in primis, l’aumentata, incidentale, presenza di Sphingopyxis, si rivela provvidenziale. Tale genere microbico sa, infatti, degradare la nefasta lignina.

Scompaginazione del profilo microbico, ed alterazione del quadro biochimico, fatto di essudati radicali, di tipo aromatico: sarebbe questa, dunque, la vera fisionomia del greening, Huánglóngbìng, inverdimento. Ed a fronteggiarla, oltre ai nomi batterici già enunciati, altri 6 generi riscontrati nello studio, e confermati dalla letteratura, essere in grado di contenere e fermare il dilagare del “drago“, che sta incenerendo le mondiali rese agrumicole. Chryseobacterium, Flavobacterium, Ralstonia, Stenotrophomonas, Duganella, Streptacidiphilus, tutti, con le proprie peculiarità, per far fronte comune, contro il Gran Patogeno d’Oriente.

Fonti

• https://www.mdpi.com/2311-7524/7/6/151
• Immagine d’anteprima fonte: https://www.highlandernews.org/30509/citrus-greening-disease-appears-riverside-ucr-researchers-alarmed/
• https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-017-0304-4