Metconazolo vs Fusarium: Un Fungicida Promettente, Ma Occhio alla Resistenza!

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi nel mondo un po’ intricato, ma affascinante, della lotta contro un nemico invisibile ma dannoso per le nostre coltivazioni di grano: il Fusarium pseudograminearum. Questo fungo è il principale colpevole della cosiddetta “Fusarium crown rot” (FCR), o marciume della corona, una malattia che sta diventando sempre più diffusa e che causa perdite significative nei raccolti di cereali, specialmente il grano.

Un Nemico Difficile da Sconfiggere

Pensate che in Australia, la FCR può ridurre regolarmente la resa del 10%, ma in annate particolarmente favorevoli alla malattia, le perdite possono schizzare dall’8 al 36% per il grano tenero e addirittura dal 24 al 52% per il grano duro! Anche in Cina, dove la malattia è stata segnalata per la prima volta nel 2011, si stima una perdita media del 10%, che può superare il 30% in condizioni ottimali per il fungo. Nella sola provincia di Henan, tra il 2017 e il 2021, la FCR ha ridotto la resa media annua di 36.000 tonnellate!

I sintomi? Non sono belli da vedere: imbrunimento e marciume alla base degli steli, sezioni internodali che diventano biancastre o rosate, e le famigerate “spighe bianche” (whiteheads) al momento della raccolta. Come se non bastasse, questo fungo produce anche micotossine (come il deossinivalenolo, o DON) che possono essere dannose per la salute umana e animale.

Come si combatte? Purtroppo, le varietà resistenti scarseggiano e le pratiche agricole come la minima lavorazione del terreno, pur avendo altri vantaggi, possono favorire l’accumulo del patogeno. Quindi, spesso si ricorre ai fungicidi. Il problema è che, almeno in Cina, i prodotti registrati specificamente per la FCR sono pochi. C’è quindi un bisogno urgente di nuove armi efficaci.

Entra in Scena il Metconazolo

Qui entra in gioco il metconazolo. È un fungicida appartenente alla famiglia degli inibitori della demetilazione (DMI), classificato con il codice FRAC 3. Sviluppato negli anni ’80, agisce interferendo con la sintesi dell’ergosterolo, un componente fondamentale delle membrane cellulari dei funghi. In pratica, blocca un enzima chiave (il CYP51), mandando in tilt la “fabbrica” dell’ergosterolo e compromettendo la funzionalità della cellula fungina.

Studi precedenti avevano già suggerito che il metconazolo fosse piuttosto bravo a inibire la crescita di altri funghi del genere Fusarium, e anche contro il nostro *F. pseudograminearum* sembrava promettente. Ma prima di poter usare un fungicida su larga scala, è fondamentale capire una cosa: quanto è probabile che il fungo sviluppi resistenza?

Valutare il Rischio di Resistenza

Ed è proprio qui che si inserisce lo studio di cui vi parlo oggi. L’obiettivo era triplice:

• Stabilire la sensibilità di base di *F. pseudograminearum* al metconazolo in Cina.
• Valutare il rischio che questo fungo sviluppi resistenza.
• Capire i meccanismi molecolari alla base di un’eventuale resistenza.

Per prima cosa, hanno testato 105 ceppi di *F. pseudograminearum* isolati da diverse province cinesi. Hanno scoperto che il metconazolo era piuttosto efficace, con un valore medio di EC50 (la concentrazione che inibisce la crescita del 50%) di 0.0559 µg/mL. La distribuzione di questi valori era unimodale, il che significa che, almeno in quel campione, non c’erano sottopopolazioni già resistenti al metconazolo. Un buon punto di partenza!

Creare Resistenza in Laboratorio: Cosa Succede?

Il passo successivo è stato provare a “forzare” la resistenza in laboratorio. Hanno preso 10 ceppi sensibili e li hanno esposti ripetutamente a concentrazioni crescenti di metconazolo. Alla fine, sono riusciti a ottenere 6 mutanti resistenti.

Ma ecco la parte interessante: questi mutanti resistenti sembravano pagare un prezzo per la loro resistenza. In gergo scientifico si parla di “fitness penalty”. Cosa significa?

• Crescita più lenta: Molti mutanti crescevano più lentamente dei loro “genitori” sensibili a diverse temperature (4°C, 13°C, 18°C, 25°C, 30°C).
• Meno “figli”: Producevano significativamente meno conidi (le spore del fungo), anche se la capacità di germinazione dei conidi prodotti era simile.
• Meno aggressivi: Quattro dei sei mutanti erano significativamente meno patogeni, cioè causavano lesioni più piccole sulle plantule di grano rispetto ai ceppi sensibili. Solo due mutanti erano più patogeni.
• Meno competitivi: L’indice di fitness competitivo (CFI), che misura la capacità di competere, era notevolmente inferiore nei mutanti rispetto ai ceppi originali.

Inoltre, la resistenza acquisita non era sempre stabile. Dopo dieci “generazioni” senza esposizione al fungicida, alcuni mutanti hanno perso parte della loro resistenza. Tutto questo suggerisce che, anche se la resistenza può svilupparsi, i ceppi resistenti potrebbero essere svantaggiati in condizioni naturali, rendendo il rischio complessivo di sviluppo di resistenza sul campo basso.

Quando hanno testato l’efficacia del metconazolo direttamente sulle plantule di grano infette, i risultati hanno confermato quanto visto in vitro: il fungicida controllava bene i ceppi sensibili (efficacia tra 54% e 83%), ma molto meno i mutanti resistenti (efficacia tra 11% e 34%).

Resistenza Incrociata: Un Puzzle Importante

Un’altra domanda cruciale è: se un fungo diventa resistente al metconazolo, diventa automaticamente resistente anche ad altri fungicidi? Questo fenomeno si chiama resistenza incrociata.

Lo studio ha rivelato che c’è una resistenza incrociata positiva tra metconazolo e altri due DMI: tebuconazolo e mefentrifluconazolo. Significa che i ceppi resistenti al metconazolo erano meno sensibili anche a questi due. Tuttavia, non è stata osservata resistenza incrociata con fungicidi appartenenti ad altre classi chimiche, come piraclostrobina (QoI), fludioxonil (fenilpirrolo), carbendazim (benzimidazolo) e pydiflumetofen (SDHI). Questa è un’ottima notizia! Significa che questi altri fungicidi potrebbero essere usati in rotazione o in miscela con il metconazolo per gestire la FCR e rallentare lo sviluppo di resistenza.

Dentro il DNA: Alla Scoperta dei Meccanismi Molecolari

Ma cosa succede a livello molecolare quando *F. pseudograminearum* diventa resistente al metconazolo? I ricercatori hanno analizzato i geni CYP51, che codificano per l’enzima bersaglio del metconazolo. Ne esistono tre versioni in questo fungo: *FpCYP51A*, *FpCYP51B* e *FpCYP51C*.

Hanno scoperto due meccanismi principali nei mutanti resistenti:

1. Mutazione Puntiforme: In uno dei mutanti più resistenti (W6-4), hanno trovato una specifica mutazione nel gene *FpCYP51B*. Una singola “lettera” del codice genetico era cambiata (da ATG a ACG), portando alla sostituzione di un amminoacido (Metionina con Treonina) nella posizione 151 della proteina (chiamata M151T). Esperimenti di “molecular docking” (simulazioni al computer) hanno mostrato che questa mutazione riduce l’affinità di legame tra la proteina FpCYP51B e il metconazolo. Per confermarlo, hanno modificato geneticamente un ceppo sensibile introducendo solo questa mutazione M151T: ebbene sì, i ceppi modificati sono diventati meno sensibili al metconazolo!

2. Sovraespressione Genica: L’altro meccanismo chiave era l’aumento dell’espressione dei geni *CYP51*. In pratica, i mutanti resistenti producevano molte più copie delle proteine FpCYP51A e FpCYP51B rispetto ai ceppi sensibili, specialmente quando esposti al metconazolo. Anche l’espressione di *FpCYP51C* era aumentata in un mutante. È come se il fungo cercasse di compensare l’azione inibitoria del fungicida producendo più enzima bersaglio. Anche questo è stato confermato: creando ceppi che sovraesprimevano artificialmente *FpCYP51A* o *FpCYP51B*, si osservava una diminuzione della sensibilità al metconazolo.

Conclusioni e Prospettive Future

Quindi, cosa ci portiamo a casa da questo studio?

• Il metconazolo è efficace contro *Fusarium pseudograminearum* e la sensibilità di base nella popolazione studiata è stata definita.
• Il rischio che si sviluppi resistenza diffusa sul campo sembra basso, principalmente a causa del costo in termini di fitness che i mutanti resistenti devono pagare.
• I meccanismi di resistenza identificati sono la mutazione puntiforme M151T nel gene *FpCYP51B* e la sovraespressione dei geni *FpCYP51* (soprattutto A e B).
• L’assenza di resistenza incrociata con fungicidi di altre classi apre la porta a strategie di gestione integrata (rotazione, miscele) per preservare l’efficacia del metconazolo nel tempo.

Questo lavoro è prezioso perché non solo ci dà fiducia nell’usare il metconazolo, ma ci fornisce anche gli strumenti per monitorare l’eventuale insorgenza di resistenza e per sviluppare strategie di controllo più sostenibili ed efficaci contro questo fastidioso patogeno del grano. La ricerca continua, ma abbiamo fatto un altro passo avanti nella comprensione e nella lotta contro la FCR!

Fonte: Springer