Caratterizzazione del ruolo degli apocarotenoidi sulla crescita di funghi patogeni e nell'interazione con la pianta ospite

I carotenoidi sono pigmenti lipofilici isoprenoidi essenziali per le piante, dato il loro coinvolgimento nel processo fotosintetico, nella fotoprotezione, nonché nella sintesi di ormoni. La loro sintesi è limitata agli organismi fotosintetici e alcune classi di funghi e batteri non fotosintetici. La scissione dei carotenoidi porta alla produzione di molecole chiamate apocarotenoidi che includono un numero molto vasto di metaboliti: sostanze volatili, coloranti, molecole segnale, di regolazione ed ormoni. Tra i fitormoni derivanti dagli apocarotenoidi, gli strigolattoni (SL) svolgono un ruolo chiave nell’orchestrare l'architettura delle piante e nel promuoverne l’istaurarsi della simbiosi micorrizica arbuscolare (AM). Recentemente, è stato identificato zaxinone, un apocarotenoide in grado di regolare la crescita e lo sviluppo di riso, il processo di micorrizazione e di ridurre il livello di SLs. Diversi funghi fitopatogeni risultano sensibili all'analogo sintetico degli SL (GR24) mostrando spesso un'inibizione della crescita durante il trattamento. Per ottenere ulteriori informazioni sull'effetto degli apocarotenoidi vegetali sulla crescita di funghi patogeni, abbiamo saggiato la crescita di Botrytis cinerea e Cryphonectria parasitica a seguito del trattamento con zaxinone, gli analoghi sintetici di zaxinone (Mizax3; Mizax5; Wang et al., 2020), l’acido carlattonoico (un precursore degli SL), TIS108 (un inibitore della biosintesi degli SL), β-ionone (un composto volatile) e GR24, come controllo positivo. Attraverso un esperimento in vitro è stata valutata la crescita, controllando periodicamente ad intervalli di 24 ore il diametro della colonia fungina di entrambe le specie a seguito dell’esposizione delle singole molecole. Inoltre, per verificare se zaxinone, Mizax3, GR24 e TIS108 potessero influenzare in vivo l’interazione tra pianta- fitopatogeno, è stato eseguito un test di patogenicità utilizzando B. cinerea, infettando foglie di pomodoro coltivato in presenza/assenza dell'apocarotenoide d’interesse e i sintomi della malattia indotta dal patogeno sono stati monitorati in due diverse fasi. Parallelamente a questo esperimento si è voluto verificare la presenza di molecole SL-like nel fungo modello C. parassitica. A tal fine è stato eseguito un saggio di germinazione di semi di una pianta parassita modello, Orobanche aegyptiaca, poichè i semi di questa pianta germinano a seguito della loro esposizione agli SLs. Il micelio e l’essudato di C. parassitca sono stati prelevati, liofilizzati e utilizzati per trattare i semi di O. aegyptiaca. I risultati ottenuti mostrano come non vi sia stato un’induzione della germinazione a seguito del trattamento con le diverse componenti fungine quindi si esclude la presenza di molecole SL-like nel sistema fungino preso in considerazione. Tuttavia, attraverso un’analisi bioinformatica sono stati individuati i putativi omologhi dei geni coinvolti nella sintesi dei carotenoidi e nel taglio dei carotenoidi in apocarotenodi nel genoma di C. parassitica. Attraverso un’analisi di espressione genica (RT-qPCR) è stata valutata la loro espressione ed il loro profilo trascrizionale a seguito del trattamento con GR24 e zaxinone.