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16 Dicembre 2022

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La ricerca che stiamo conducendo al CERFIT ha già riportato importanti prove sulle proprietà antimicrobiche e antagoniste degli endofiti batterici in Echinacea purpurea e sul loro ruolo nella modulazione della sintesi di composti bioattivi vegetali. Abbiamo voluto, perciò, indagare se anche i funghi endofiti, isolati dai tessuti di E. purpurea, avessero un ruolo in queste importanti funzioni vegetali. In questo lavoro, è stato utilizzato l'approccio della doppia coltura per approfondire la comprensione della complessa rete di interazione pianta-microbioma (batteri e funghi). Sono stati condotti esperimenti in vitro per valutare la specie-specificità dell'interazione tra tessuti vegetali ospiti (E. purpurea) e non ospiti (E. angustifolia e Nicotiana tabacum) ed endofiti batterici o fungini isolati da piante in vivo di E. purpurea; inoltre, abbiamo testato l'interazione tra endofiti fungini e batterici.

È stato osservato un maggiore tropismo (ad esempio, crescita del micelio fungino verso la pianta) nei confronti del tessuto vegetale sia per gli isolati fungini che batterici, che crescono in maniera significativamente maggiore rispetto ai controlli senza tessuto vegetale e la crescita è diretta verso il tessuto vegetale nella maggior parte dei casi. Gli endofiti batterici non crescono in assenza del tessuto vegetale. La crescita di tutti i funghi è stata significativamente inibita da diversi ceppi batterici, che a loro volta sono stati scarsamente influenzati dalla presenza di funghi. Questi dati indicano che sia i batteri che i funghi che vivono in simbiosi con le piante di Echinacea interagiscono tra loro, probabilmente attraverso composti attualmente sconosciuti.

Infine, i batteri endofitici E. purpurea sono stati in grado di inibire la crescita miceliale del fitopatogeno Botrytis cinerea. Per far fronte a questa pericolosa minaccia per molte importanti colture, sono state valutate numerose strategie dal controllo chimico agli approcci di bio-controllo che utilizzano varie specie batteriche antagoniste. In questo quadro, la nostra scoperta può rappresentare un'altra possibile opzione nella lotta contro B. cinerea, anche se sono necessari studi in vivo e l'analisi di diverse condizioni ambientali, note per influenzare la resistenza del patogeno ai trattamenti biologici e chimici di contenimento. Gli autori, pertanto, concludono che batteri e funghi, viventi in simbiosi con piante di Echinacea, interagiscono tra loro, rappresentando una potenziale fonte di composti bioattivi e uno strumento di biocontrollo di patogeni vegetali. La ricerca targata CERFIT proseguirà con esperimenti di coltura in vitro proprio per esaminare i composti prodotti da piante, batteri e/o funghi in co-coltiva zione e valutare, quindi, l'influenza dell'interazione endofita-ospite sulla modulazione della biosintesi di composti bioattivi (come già riportato nei nostri studi su produzione di alchilammidi e acido chicorico (Maggini et al., 2017 e 2019).

Maggini V, Bettini PP, Fani R, Firenzuoli F and Bogani P. Echinacea purpurea microbiota: bacterial-fungal interactions and the interplay with host and non-host plant species in in vitro dual culture. Plant Biology. 2022; doi: 10.1111/plb.13495.

Maggini V, De Leo M, Granchi C, Tuccinardi T, Mengoni A, Gallo ER, Biffi S, Fani R, Pistelli L, Firenzuoli F, Bogani P. The influence of Echinacea purpurea leaf microbiota on chicoric acid level. Sci Rep. 2019;9(1):10897.

Maggini V, De Leo M, Mengoni A, Gallo ER, Miceli E, Reidel RVB, Biffi S, Pistelli L, Fani R, Firenzuoli F, Bogani P. Plant-endophytes interaction influences the secondary metabolism in Echinacea purpurea (L.) Moench: an in vitro model. Sci Rep. 2017;7(1):16924.

Valentina Maggini
CERFIT, AOU Careggi

TAG: ECHINACEA, MICROBIOMA