Endofiti: una svolta in agrotecnica e salute?

Introduzione

Negli ultimi anni si è scoperto sempre di più riguardo i ruoli e le capacità degli endofiti delle piante. Stelo, foglie ed apparato radicale, in particolare, si trovano in simbiosi con una serie di funghi e batteri specie-specifici. Così specifici, che nell’adattarsi alla pianta ospite, producono alcune delle molecole tipiche del loro metabolismo. Questa mutua collaborazione è estremamente proficua, tanto da finire sotto la lente d’ingradimento come ispirazione per la creazione di pesticidi e fertilizzanti di nuova generazione e per il potenziamento della sintesi di metaboliti secondari interessanti.

Microbiota vegetale: gli endofiti

Le piante ospitano un’ampia gamma di microrganismi, includendo batteri e funghi, sia sulla superficie, che al loro interno, andando così a comporre un diversificato microbiota vegetale. Gli endofiti sono delle specie che vivono nei vasi dove circola la linfa o negli spazi intracellulari. Puoi approfondire come influenzano il metabolismo primario e i meccanismi di difesa in questo articolo, mentre qui vorremmo focalizzarci sulle recenti scoperte dell’influenza degli endofiti sul metabolismo secondario.

Il metabolismo secondario delle piante

Comprende una serie di vie biosintetiche che producono molecole che servono alla pianta per comunicare con l’ambiente e con le diverse parti che la compongono. Ad esempio, i flavonoidi danno colore ai frutti, alcaloidi e tannini con la loro tossicità fungono da difesa dagli attacchi microbici e di animali, i terpeni possono profumare (o puzzare) intensamente per richiamare gli insetti impollinatori. Questi pochi esempi sono riduttivi, perché le cellule vegetali sono dei laboratori di chimica sintetica efficientissimi. Infatti, producono una moltitudine di molecole che, nel caso delle piante officinali, risulta utile nell’ambito salutistico per le azioni benefiche che risultano possedere in sinergia fra di loro, prendendo il nome di fitocomplesso. Nella sezione “Metaboliti Vegetali” ne trovi alcuni esempi. Ma gli endofiti…che c’entrano?

metaboliti secondari delle piante — Figura 1 – Le piante producono tantissimi metaboliti secondari che servono, ad esempio, per difendersi da attacchi esterni, per stimolare la crescita, per attirare insetti impollinatori. Per noi risultano utili come profumi, coloranti, aromatizzanti, o ancora in agrotecnica e nella realizzazione di farmaci ed integratori. *[Fonte: https://doi.org/10.1016/j.jarmap.2017.12.003]*

Eccome se c’entrano gli endofiti!

Recentemente sono stati isolati alcuni ceppi di batteri e funghi endofiti, che si sono adattati alle piante ospite fino a rendersi in grado di riprodurre alcuni dei loro metaboliti secondari. Inoltre, si è anche visto che senza queste specie simbionti la produzione delle stesse molecole diminuisce drasticamente. Un esempio è la sperimentazione condotta su Echinacea purpurea dallo staff della dott.ssa Maggini dell’Università di Firenze. Si è visto che, in colture in vitro axeniche, la contaminazione con endofiti estratti da radici di E. purpurea porta a una maggior produzione di alcamidi. Queste molecole sono una parte importante del fitocomplesso, che conferisce agli estratti di echinacea la proprietà immunostimolante. Trovi altri esempi interessanti nella tabella sottostante.

endofiti metaboliti secondari — *Tabella 1 – Alcuni esempi di endofiti del microbiota vegetale che producono molecole originarie dei loro ospiti vegetali specifici*. *[Fonte: https://doi.org/10.1007/s10482-022-01736-6]*

Il fatto di poter avere a disposizione endofiti coltivabili che producono sostanze che

riescono a controllare l’attacco da parte di fitopatogeni,
influenzano la sintesi di sostanze d’interesse della pianta e
promuovono salute e crescita

è estremamente importante. Si aprono, in questo frangente, nuove strade interessanti per il loro impiego: la prima, verso una nuova generazione di pesticidi a minore impatto ecologico e che permettano di non avere residui di prodotti sintetici nel prodotto finale; una seconda, che porta verso la produzione di fertilizzanti a basso impatto che possano stimolare naturalmente la pianta a produrre composti d’interesse; infine la terza, che invece va verso la produzione di sostanze d’interesse direttamente tramite biofermentazione, rendendo non così necessaria la coltivazione delle piante su larga scala.

potenziale endofiti delle piante — *Figura 2 – In questa figura sono riassunti tutti i potenziali impieghi ed utilità degli endofiti che producono metaboliti secondari d’interesse.* [Fonte: Marta Alberghini]

Fonti

Singh, D., Thapa, S., Mahawar, H. et al. Prospecting potential of endophytes for modulation of biosynthesis of therapeutic bioactive secondary metabolites and plant growth promotion of medicinal and aromatic plants. Antonie van Leeuwenhoek 115, 699–730 (2022). https://doi.org/10.1007/s10482-022-01736-6
Maggini, V., De Leo, M., Mengoni, A. et al. Plant-endophytes interaction influences the secondary metabolism in Echinacea purpurea (L.) Moench: an in vitro model. Sci Rep 7, 16924 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-17110-w

Crediti immagini

Figura 1 – Komal Jamwal, Sujata Bhattacharya, Sunil Puri, Plant growth regulator mediated consequences of secondary metabolites in medicinal plants, Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, Vol. 9, 2018, pp. 26-38, ISSN 2214- 861, https://doi.org/10.1016/j.jarmap.2017.12.003.
Tabella 1 – adattamento da Singh, D., Thapa, S., Mahawar, H. et al. Prospecting potential of endophytes for modulation of biosynthesis of therapeutic bioactive secondary metabolites and plant growth promotion of medicinal and aromatic plants. Antonie van Leeuwenhoek 115, 699–730 (2022). https://doi.org/10.1007/s10482-022-01736-6