NoPEST: nuovi pesticidi a base di peptidi per un’agricoltura sostenibile

NoPEST “Novel PESTicides for a sustainable agriculture” è un progetto di sei anni sviluppato nell'ambito del programma europeo FET-OPEN CHALLENGING CURRENT THINKING. L'obiettivo del progetto è quello di esplorare nuovi approcci per identificare molecole a basso rischio e rispettose dell'ambiente, da utilizzare per la protezione delle specie di rilevanza agronomica.
In particolare, NoPEST mira a contrastare le infezioni da oomiceti nelle colture. Gli oomiceti sono microrganismi eucarioti simili a funghi. Sono gravi patogeni delle colture, estremamente dannosi per diverse specie di interesse agricolo come la patata, il pomodoro e la vite, e rappresentano una minaccia per la produzione alimentare e la biodiversità vegetale globale. Per controllare le infezioni da oomiceti vengono attualmente utilizzati composti altamente inquinanti, dannosi per l'ambiente e con ricadute negative sulla salute dell’uomo. Di qui la necessità di identificare alternative ai pesticidi convenzionali che siano affidabili e più sostenibili.
L’innovazione del progetto NoPEST parte da un nuovo approccio biotecnologico basato su aptameri peptidici, con lo scopo di contrastare le infezioni di oomiceti. Gli aptameri peptidici sono piccole molecole ad alta affinità che inibiscono specificamente l'attività di un enzima bersaglio e rappresentano una alternativa a basso rischio ai pesticidi convenzionali. L’enzima bersaglio selezionato è un enzima della parte cellulare degli oomiceti che svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'integrità cellulare, nella crescita e nei meccanismi di infezione. La parete cellulare degli oomiceti è composta principalmente da cellulosa e β-glucani e l'interruzione della biosintesi di questi composti può compromettere la capacità del patogeno di invadere i tessuti dell'ospite e portare alla morte cellulare.
Per identificare gli aptameri peptidici in grado di legarsi all’enzima bersaglio è stato utilizzato il saggio del doppio ibrido in lievito che consente di identificare tra milioni di possibili peptidi quelli in grado di interagire saldamente con l’enzima del patogeno. Gli aptameri peptidici identificati con questo sistema sono stati sintetizzati e poi testati per la loro capacità di contrastare le infezioni degli oomiceti sia in ambiente controllato (prove di laboratorio e di serra) sia in campo.
Nel progetto NoPEST, gli aptameri peptidici sono stati selezionati per la loro capacità di controllare le infezioni di Plasmopara viticola e Phytophthora infestans che sono gli agenti causali della peronospora della vite e della patata. La loro efficacia è stata valutata attraverso numerose prove in ambiente controllato e in campo in diversi paesi europei, tra cui Spagna, Francia e Italia. I dati ottenuti indicano che il range di efficacia dei peptidi sulla peronospora della vite varia dal 50-80% sulle foglie al 50-85% sui grappoli, mentre sulla peronospora della patata raggiunge il 30-40%.
Oltre allo sviluppo di nuovi pesticidi a base di aptameri peptidici, il progetto NoPEST si è anche focalizzato sullo sviluppo di strumenti di agricoltura di precisione, per ottimizzare i siti e i tempi di applicazione, riducendo i costi e l'impatto ambientale dei trattamenti. Infatti, i sintomi riconoscibili della peronospora comprendono piccole decolorazioni fogliari che rendono difficile l'identificazione e la gestione tempestiva della malattia. Gli attuali metodi di rilevamento, che si basano su ispezioni visive, sono soggettivi, inefficienti e richiedono molto tempo. È perciò urgente individuare un approccio affidabile e automatizzato per identificare i sintomi dell’infezione della peronospora. È stato quindi proposto un nuovo metodo di rilevamento la cui natura automatizzata non solo migliora l'efficienza del rilevamento delle malattie, ma fornisce agli agricoltori gli strumenti necessari per prendere decisioni informate sulla gestione delle colture.
Concludendo, il progetto NoPEST ha sviluppato una strategia che consente di isolare aptameri petidici in grado di inibire con elevata efficacia e specificità una proteina bersaglio selezionata da un determinato patogeno vegetale. Questi aptameri petidici agiscono come peptidi antimicrobici e la loro efficacia è stata convalidata in condizioni reali di campo.
Si tratta di una vera e propria rivoluzione in campo agricolo che potrà poi essere applicata in futuro anche a qualsiasi altro patogeno delle colture, in modo da avere a disposizione nuovi e più sicuri sistemi di controllo delle infezioni, che siano in grado mantenere un alto livello di protezione e al tempo stesso essere sicuri per la salute dell’ambiente e dell’uomo.

FOTO: Plasmopara viticola | EPPO Global Database