Caratterizzazione genetica di popolazioni di Fusarium da frumento e da altre piante di interesse agrario del bacino Mediterraneo.

L’attività svolta in questa ricerca ha riguardato la selezione di una popolazione di Fusarium graminearum isolata da diverse piante (principalmente frumento e mais) di diverse regioni italiane, al fine di condurre una serie di studi di caratterizzazione molecolare per definirne le caratteristiche filogenetiche e chemiotipiche. Si è proceduto all’identificazione e all’amplificazione delle regioni genomiche corrispondenti ai geni analizzati in questo studio: EF-1α (Fattore di elongazione), BenA (β-tubulina), H3 (Istone 3) e Tri101 (Tricotecene 3-O-Acetiltransferasi). Gli alberi filogenetici ottenuti mostrano che gli isolati analizzati appartengono a F. graminearum sensu stricto (lignaggio 7) ad eccezione di due (6417 e 6418) che invece appartengono a F. cortaderiae (lignaggio 8). Sulla base della variabilità dei quattro geni analizzati, è interessante notare la presenza omogenea nel territorio italiano di F. graminearum sensu stricto, specie (lignaggio) considerata la più pericolosa a causa del profilo tossicologico che include tutti i chemiotipi (3A-DON, 15A-DON e NIV). La conoscenza della struttura filogenetica italiana di F. graminearum fornisce molteplici indicazioni per quanto riguarda la lotta e il ridimensionamento degli eventi patologici sui cereali provocati da questo agente patogeno, permettendo una gestione più efficiente e razionale della malattia. L’omogeneità riscontrata rende infatti relativamente semplice lo sviluppo di idonei programmi di miglioramento genetico per la selezione varietale, al fine di indurre resistenza nei cereali che possono essere attaccati da questo patogeno, soprattutto nel frumento duro, dimostratosi più suscettibile agli attacchi di fusariosi (Moretti et al., 2002). Inoltre, si è proceduto alla caratterizzazione molecolare dei diversi genotipi chimici con riferimento al profilo dei tricoteceni prodotti (Desjardins, 2008). La via biosintetica dei tricoteceni è stata ampiamente indagata e chiarita, caratterizzando i diversi geni coinvolti nella produzione e nella regolazione di queste micotossine (Desjardins, 2006). In particolare, nel corso di questa ricerca sono stati utilizzati primer specifici per i geni Tri5 e Tri7 (Quarta et al., 2005; 2006) utili a differenziare genotipi potenzialmente DON da quelli potenzialmente NIV, e primer per l’identificazione del gene Tri3 per determinare la potenziale capacità dei diversi ceppi di produrre i derivati del DON, il 3A-DON e il 15A-DON (Quarta et al., 2006). Sono stati, inoltre, utilizzati primer specifici per il gene Tri13 (Wang et al., 2008) per discriminare chemiotipi potenzialmente produttori di 15A-DON, 3A-DON e NIV. E’ opportuno sottolineare che la presenza di un prodotto di amplificazione esprime la possibilità di una particolare tossina di essere prodotta, ma l’effettiva biosintesi della tossina deve essere confermata dalle analisi chimiche. 3 Le analisi chimiche hanno evidenziato che il chemiotipo più presente è il 15A-DON, mentre è stata riscontrata una minore presenza di chemiotipi NIV e 3A-DON. I dati ottenuti mostrano che la struttura genetica di Fusarium graminearum complex (FGC) italiano è omogenea per quel che riguarda la filogenesi e che un’ampia variabilità dei chemiotipi può essere presente anche all’interno di una singola specie del FGC. Inoltre, la predominanza del chemiotipo 15ADON rispetto a quello 3A-DON espone il frumento italiano a un minor rischio di tossicità dal momento che il chemiotipo 3A-DON è più tossico rispetto al 15A-DON (O’Donnell et al., 2004). L’attività di ricerca di questa tesi ha anche riguardato l’isolamento di funghi micotossigeni eventualmente presenti su specie di piante officinali tipiche della flora mediterranea e la loro caratterizzazione molecolare. L’aumento del consumo delle piante officinali, come medicina alternativa, rende infatti necessario l’utilizzo di corrette metodiche di raccolta, manipolazione, produzione e distribuzione che potrebbero rendere le piante sensibili a contaminazione da parte di diverse funghi responsabili della produzione di micotossine. Considerato le pochissime informazioni riguardanti funghi tossigeni su piante officinali, molta della letteratura conferma la larga distribuzione e l’incidenza di funghi dei generi Aspergillus e Penicillium, con particolare riferimento alle piante essiccate. Per quanto concerne la realtà italiana, il fatto che non esistano dati, se non sporadici, sulla contaminazione di funghi tossigeni sulle piante officinali, rende tale campo di indagine estremamente interessante ed innovativo. Quindi, uno degli obiettivi di questa ricerca è stato quello di caratterizzare a livello molecolare gli isolati fungini rinvenuti su piante officinali prendendo in esame geni utili per studi di popolazione e di filogenesi, come ad esempio i geni ITS e actina. La ricerca ha permesso di identificare una consistente presenza di funghi tossigeni del genere Fusarium e Alternaria, e in particolare, gli alberi filogenetici, analizzati in questo studio, mostrano che i 144 isolati appartengono a 13 generi differenti, tra cui Fusarium, Alternaria, Cladosporium, Pestalotiopsis, Phoma, Calonectria, Colletotrichum, Phomopsis, Trichoderma e in misura minore sono anche presenti i generi Aspergillus, Stemphylium, Chetomium, Macrophomina e Bionectria. Inoltre, uno degli obiettivi di questo studio è stato quello di valutare in vitro l’attività antifungina di estratti fogliari grezzi di timo (Thymus capitatus), e delle infiorescenze di camomilla (Anthemis aetnensis) su diverse specie fungine fitopatogene e micotossigene. Gli estratti saggiati hanno mostrato in genere un’azione inibitrice dello sviluppo delle colonie, ma 4 solo in pochi casi è stata rilevata un’inibizione totale della crescita dei miceli. Infine, è stata valutata anche l’attività degli oli essenziali su Artemia salina, tale test ha permesso di saggiare in vivo l’eventuale zootossicità degli oli essenziali estratti da piante officinali. Alla luce dei risultati ottenuti si può affermare che gli estratti saggiati hanno attività antifungina, eventuali campi di applicazione delle potenzialità degli oli essenziali potrebbero essere quello medico-farmacologico, ma anche quello alimentare.