Xylella fastidiosa, la risposta dell’olivo è scritta nel suo linguaggio genetico

Uno studio pubblicato su "BMC Plant Biology" svela il linguaggio segreto con cui gli olivi rispondono all’attacco del batterio Xylella fastidiosa subsp. pauca, agente del Complesso del Disseccamento Rapido dell’Olivo (OQDS). La ricerca, coordinata dall’Università di Bari, ha confrontato il profilo di espressione genica – il "trascrittoma" – di tre cultivar con diversa suscettibilità alla malattia: Leccino, resistente; Oliva Rossa, suscettibile; Donna Francesca, a suscettibilità intermedia. I risultati disegnano un quadro sorprendente e complesso, dove ogni varietà adotta una propria e distinta tattica di difesa molecolare .

Dialoghi molecolari a confronto

Il team di ricerca, guidato da Nunzio D’Agostino e Valentina Fanelli, ha analizzato l’attività dei geni in piante infettate dal batterio e in piante di controllo, a distanza di un anno dall’inoculazione. La scoperta più eclatante è che le tre cultivar attivano programmi di risposta quasi completamente diversi: su un totale di 1.758 geni la cui espressione è risultata modificata, solo cinque erano comuni a tutte e tre le varietà. Un numero sorprendentemente basso che testimonia l’estrema specificità della risposta dell’ospite all’infezione e la complessità dell’interazione .

"Ogni cultivar ha risposto modulando un set di geni peculiare – spiegano gli autori – suggerendo che resistenza e suscettibilità sono governate da meccanismi molecolari fondamentalmente diversi". Questa specificità cultivar-specifica sottolinea la complessità dell’interazione e apre la strada a future analisi su un numero maggiore di genotipi per una comprensione più completa delle basi genetiche di queste diverse risposte .

Leccino: l’arte della difesa mirata

La cultivar Leccino, che in campo mostra una resistenza conclamata al patogeno, sviluppa una strategia di difesa di tipo "chirurgico". Il suo repertorio genetico si concentra sull’attivazione mirata di vie metaboliche precise, piuttosto che su una risposta massiccia e generalizzata. Tra i processi chiave che vengono potenziati troviamo la via dell’assimilazione del solfato, un percorso metabolico cruciale per la biosintesi di molecole segnale come il solfuro di idrogeno (H₂S), noto per attivare le difese della pianta contro i patogeni . Questo dato, evidenziato per la prima volta in questo contesto, si allinea con il ruolo riconosciuto del metabolismo dello zolfo nella resistenza allo stress biotico .

Parallelamente, in Leccino si osserva una risposta antiossidante più efficace e la regolazione di proteine associate alla parete cellulare, elementi che contribuiscono a creare una barriera fisica più solida per contenere l’avanzata del batterio . Questi risultati confermano e approfondiscono le osservazioni di studi precedenti, che avevano sottolineato come la tolleranza di Leccino sia legata a una risposta trascrizionale mirata che coinvolge geni per la parete cellulare e chinasi recettoriali . "La resistenza – riassumono i ricercatori – sembra essere associata a un’attivazione trascrizionale mirata e limitata, non a una risposta generalizzata" .

Oliva Rossa: la difesa dispendiosa che non paga

All’estremo opposto si colloca la cultivar Oliva Rossa, altamente suscettibile, che mostra un quadro di risposta definibile come "spreco energetico". La pianta mette in atto una vasta e complessa riprogrammazione genica, attivando numerosi geni coinvolti nei percorsi di riconoscimento del patogeno, nella trasduzione del segnale immunitario e nel rinforzo della parete cellulare. Tuttavia, questo sforzo enorme si rivela inefficace: il batterio riesce comunque a proliferare indisturbato .

A complicare ulteriormente le cose, in Oliva Rossa viene repressa l’espressione di geni fondamentali per l’organizzazione e il mantenimento del citoscheletro, una rete di fibre che funge da "impalcatura" cellulare essenziale per il traffico intracellulare e la deposizione della parete. Questa soppressione potrebbe minare l’efficienza della risposta immunitaria, compromettendo la capacità della pianta di compartimentalizzare i danni e di rinforzare le pareti dei vasi xilematici che il batterio cerca di ostruire. In questo scenario, la difesa, sebbene massiccia, è inefficace e la suscettibilità è la conseguenza di una riprogrammazione genica diffusa ma fallimentare .

Donna Francesca: il silenzio della via di mezzo

La cultivar Donna Francesca, che mostra un livello di suscettibilità intermedio, adotta un approccio sorprendentemente diverso: il "silenzio". La sua risposta trascrizionale è infatti molto ridotta e caratterizzata principalmente dalla soppressione di intere reti di geni coinvolti nella percezione dello stress e nella risposta immunitaria .

Nonostante questo profilo di "quiete" molecolare, la pianta riesce a limitare la proliferazione del batterio in modo più efficace rispetto alla suscettibile Oliva Rossa. "I geni up-regolati erano pochi e non mostravano alcun arricchimento funzionale significativo", osservano i ricercatori, suggerendo che la moderata suscettibilità di Donna Francesca non possa essere spiegata solo dalla risposta trascrizionale. È probabile che entrino in gioco altri fattori, come difese costitutive (cioè preesistenti all’infezione), caratteristiche strutturali dei tessuti o meccanismi di regolazione post-trascrizionale. Il suo fenotipo intermedio è quindi chiaramente distinto, un’autentica via di mezzo, non una versione attenuata della risposta di Leccino .

Alla scoperta dei geni candidati per la resistenza

Per identificare i "soldati" molecolari che potrebbero essere alla base della resistenza, i ricercatori hanno selezionato nove geni candidati, la cui espressione seguiva un andamento inverso tra Leccino e Oliva Rossa: fortemente attivi nella prima, repressi nella seconda. Tra questi, particolare interesse suscitano due geni della famiglia HIPP (Heavy Metal-associated Isoprenylated Plant Protein), localizzati nei plasmodesmi, i canali che regolano la comunicazione tra cellule. Queste proteine potrebbero giocare un ruolo chiave nel modulare l’interazione con il patogeno . Un altro gene, Oe11g122070, codifica per la proteina putativa RGA3, un membro della famiglia dei geni di resistenza (RGA), già associato a resistenza a patogeni in patata e melo e recentemente trovato sovraespresso in un genotipo di olivo resistente a Xfp .

Non meno interessante è il gene Oe17g395980, che codifica per una proteina correlata a WAT1, essenziale per la formazione della parete cellulare secondaria e l’esportazione di auxina. I membri di questa famiglia sono strettamente associati alla risposta immunitaria contro patogeni vascolari come Ralstonia solanacearum e Verticillium. Il suo ruolo nella modifica della parete cellulare e nella formazione di tilosi – strutture che ostruiscono i vasi xilematici per bloccare il patogeno – lo rende un candidato ideale per spiegare la resistenza di Leccino .

Prospettive future

Questa ricerca, finanziata dai progetti RIGENERA e Agritech PNRR, getta una luce fondamentale sui meccanismi molecolari che determinano il destino di un olivo di fronte a Xylella. La scoperta che la resistenza non è un concetto monolitico, ma un insieme di strategie varietà-specifiche, apre nuove strade per lo sviluppo di programmi di breeding mirati. "I risultati suggeriscono che la resistenza e la suscettibilità sono governate da meccanismi molecolari diversi", concludono gli autori . L’identificazione di geni candidati come HIPP, RGA3 e WAT1 offre ora bersagli concreti per la selezione assistita da marcatori e per future strategie biotecnologiche, con l’obiettivo di rafforzare le difese delle cultivar più pregiate e vulnerabili.