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La Minaccia della Macchia Batterica nelle Barley

L'orzo è a rischio a causa della macchia fogliare batterica, che incide su resa e qualità.

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L'orzo è una coltura importante, classificata come il quarto cereale più prodotto al mondo. Questa pianta cresce bene in vari climi e può resistere a condizioni difficili. La gente usa l'orzo sia per alimentare gli animali che per il cibo umano, e ha anche benefici per la salute riconosciuti dalle autorità alimentari. Coltivare orzo è cosa comune da circa 10.000 anni, portando a una grande varietà di tipi di orzo disponibili oggi. Questa varietà è fondamentale per i selezionatori che cercano ceppi in grado di resistere a sfide come malattie e stress ambientale.

Un problema serio che l'orzo affronta è una malattia chiamata striatura fogliare batterica (BLS), causata da alcuni batteri, tra cui Xanthomonas translucens. Questa malattia si presenta come macchie fradice sulle foglie, che poi diventano gialle. Anche se le segnalazioni sulla BLS non sono diffuse, può far perdere agli agricoltori una grande quantità di raccolto di orzo. Studi suggeriscono che i batteri possono diffondersi tramite i semi e possono anche viaggiare con vento e acqua.

Comprendere Xanthomonas translucens e il suo impatto sull'orzo

Tra i vari tipi di Xanthomonas, X. translucens è particolarmente dannoso per l'orzo. Questa specie include diverse varietà, con due tipi principali che colpiscono l'orzo: translucens e undulosa. Il tipo che minaccia principalmente l'orzo è chiamato patovar translucens. Questo batterio si trova soprattutto nelle piante di orzo, ma può anche infettare frumento e altre piante.

La BLS non è una minaccia costante e tende a verificarsi in condizioni specifiche, soprattutto quando fa caldo e umido. Negli ultimi anni, specialmente nelle Grandi Pianure settentrionali degli USA, i casi di BLS sono diventati più frequenti. Anche se si discute ancora sui motivi di questo aumento, potrebbe essere collegato ai cambiamenti climatici, che stanno causando temperature e umidità più elevate. Inoltre, i cambiamenti nelle pratiche agricole e la possibilità che i batteri siano diventati più forti e capaci di diffondersi potrebbero essere fattori in gioco.

Sfide nel controllare la striatura fogliare batterica

Gli agricoltori hanno modi limitati per combattere batteri come Xanthomonas. Alcuni hanno provato a usare il rame come trattamento, ma i batteri possono sviluppare Resistenza a questo metodo. Quindi, usare il rame potrebbe non essere una soluzione a lungo termine. Attualmente, non ci sono metodi di controllo efficaci per la BLS, portando i ricercatori a concentrarsi sulla ricerca di resistenza genetica nell'orzo come modo per prevenire la malattia.

Sono in corso sforzi per trovare varietà di orzo resistenti ai batteri. I tipi selvatici di orzo potrebbero anche fornire caratteristiche utili per la selezione. Una varietà di orzo nota per la sua resistenza moderata è Morex, un orzo da malto comunemente usato negli USA. Morex è stata una risorsa importante nei programmi di selezione, ma non è ancora chiaro quanto sia efficace contro gli attuali ceppi di batteri.

Ricerca e scoperte recenti

Studi recenti hanno mostrato che ci sono diverse fonti di resistenza all'interno delle varie varietà di orzo. Uno studio significativo ha identificato più posizioni nel genoma dell'orzo che potrebbero contribuire a questa resistenza. Tuttavia, testare queste caratteristiche genetiche in condizioni di campo reali è dispendioso in termini di tempo e può essere influenzato da mutamenti climatici e altri fattori esterni.

Per semplificare il processo di test, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per valutare la resistenza dell'orzo alla striatura fogliare batterica in una serra. Questo metodo utilizza una tecnica di spruzzatura per introdurre i batteri direttamente in aree specifiche delle foglie di orzo. Le piante vengono poi monitorate per diversi giorni per valutare l'andamento della malattia.

Concentrandosi su aree specifiche delle foglie, i ricercatori possono raccogliere dati più rapidamente e determinare quanto siano efficaci diverse varietà di orzo contro i vari ceppi di batteri. Questa tecnica aiuta a velocizzare il processo di screening di nuove varietà di orzo per la resistenza prima di portarle in campo per ulteriori test.

Implementazione del nuovo metodo di screening

Il nuovo metodo in serra consente ai ricercatori di testare piante di orzo in un ambiente controllato. In questi test, piante di orzo di una settimana vengono inoculate con diversi ceppi di X. translucens. Dopo averle spruzzate con batteri, i ricercatori osservano le piante per circa una settimana, valutando la gravità dei sintomi sulle foglie.

I risultati hanno mostrato che alcune varietà di orzo, come Quest e Morex, avevano diversi livelli di resistenza ai ceppi testati in serra. Alcuni ceppi hanno causato più malattia di altri, aiutando a chiarire quali tipi di orzo potrebbero essere più utili per selezionare nuove varietà resistenti.

Ad esempio, Quest sembrava essere più resistente della varietà tradizionale nota come MW14-5371-013. Quest ha ottenuto buoni risultati contro vari ceppi di batteri, mostrando che potrebbe essere una buona scelta per gli agricoltori che affrontano la BLS nei loro campi.

Valutare la resistenza tra diversi ceppi

Mentre il nuovo metodo di test fornisce informazioni preziose, batteri come X. translucens possono variare notevolmente a seconda della loro origine e storia. I ricercatori erano particolarmente interessati a come Quest si comportasse contro diversi gruppi di ceppi Xtt, alcuni dei quali sono emersi più recentemente.

Nei test, Quest ha mostrato resistenza contro più ceppi, mentre la varietà di controllo suscettibile, MW14-5371-013, ha mostrato costantemente più sintomi di malattia. Questo risultato rafforza l'idea che Quest potrebbe essere un'opzione valida per gli agricoltori da piantare in aree dove la BLS è un problema.

L'importanza della ricerca continua

Poiché la striatura fogliare batterica continua a costituire una minaccia per la produzione di orzo, è fondamentale che i ricercatori continuino a studiare i ceppi di X. translucens e i loro effetti su diverse varietà di orzo. Lo sviluppo di metodi di screening affidabili in condizioni controllate è solo una parte di uno sforzo più ampio per garantire che l'orzo possa prosperare anche di fronte a crescenti minacce batteriche.

L'obiettivo finale è garantire che gli agricoltori abbiano accesso a varietà di orzo in grado di resistere a malattie come la BLS, mantenendo alti raccolti. Continuando a esplorare la genetica e le caratteristiche di resistenza dell'orzo, i ricercatori sperano di fornire soluzioni pratiche che possano essere implementate in campo.

Conclusione

L'orzo gioca un ruolo vitale nell'agricoltura, e malattie come la striatura fogliare batterica possono minacciare la sua produzione. Comprendere come combattere tali malattie attraverso la resistenza genetica è cruciale per il futuro dell'agricoltura dell'orzo. La ricerca in corso, inclusi i nuovi metodi di screening in serra sviluppati, offre speranza per identificare rapidamente soluzioni efficaci.

Agricoltori e ricercatori devono collaborare per garantire che varietà di orzo resilienti siano disponibili. Concentrandosi su strategie pratiche che tengano conto delle complessità delle interazioni batteriche e delle sfide ambientali, la comunità agricola può adattarsi meglio e gestire malattie come la BLS nell'orzo.

Fonte originale

Titolo: Barley variety Quest exhibits broad-spectrum, moderate quantitative resistance against diverse Xanthomonas translucens pathovar translucens

Estratto: Barley (Hordeum vulgare subspp. vulgare) is the fourth most widely produced cereal today and is valuable for both animal and human consumption. Bacterial leaf streak (BLS) of barley is caused primarily by X. translucens pv. translucens (Xtt) and can lead to significant yield losses. There are currently no available control methods for BLS pathogens, but there are ongoing efforts to identify and characterize sources of resistance to Xtt in available barley germplasm. These screening projects require field trials which are time-consuming and challenged due to variables introduced by environmental and weather conditions, field conditions and other organisms that may be present. Reliable greenhouse phenotyping techniques are needed to accelerate screening of barley germplasm against more Xtt strains. In this study, we established a rapid greenhouse spray inoculation protocol for pathogen-plant phenotyping. This provides a framework for rapid germplasm screening before time-consuming and limited field nursery trials. Our method confirmed the moderate quantitative resistance phenotype discovered in field trials for the cultivars Quest and Tradition against the Xtt strain CIX95. One week old seedlings of the previously characterized resistant line PI329000 were not resistant relative to the susceptible check line MW14-5371-013. The cultivar Quest then demonstrated moderate quantitative resistance against a diverse panel of Xtt strains. Xtt subgroup did not influence BLS outcomes on tested barley lines. We found evidence to support the hypothesis that the virulence of modern strains is increasing, though this does not improve their ability to cause disease on Quest.

Autori: Jonathan Jacobs, N. Heiden, E. Burns, J. Butchacas, V. Roman-Reyna, K. Mikhail

Ultimo aggiornamento: 2024-06-10 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.09.598138

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.09.598138.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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