Con una popolazione globale che supera gli 8 miliardi di persone, produrre cibo a sufficienza è una sfida. I Paesi Bassi sono il secondo maggiore esportatore alimentare al mondo e coltivano tutti i tipi di colture in modo molto efficiente. Tuttavia, le malattie delle piante come l’oidio sono un problema comune che può rovinare seriamente il raccolto di un agricoltore. Gli scienziati di Delft hanno sviluppato per la prima volta un modo per monitorare le infezioni nelle piante in tempo reale, senza dover uccidere la pianta. Le conoscenze acquisite aiutano a coltivare nuove colture resistenti con rese più elevate e un minore utilizzo di pesticidi. L’indagine è ora in corso Comunicazioni sulla natura.

Colture resistenti

Gli agricoltori che coltivano la lattuga preferiscono la lattuga resistente a tutti i tipi di malattie. Questo vale anche per l’oidio, una malattia vegetale comune che provoca macchie gialle o marroni sulla sommità delle foglie. Gli scienziati di Delft hanno esaminato i casi di oidio nella lattuga, una specie vegetale in cui di solito si riscontrano tali infezioni solo nelle fasi finali. “Esistono varietà di lattuga resistenti all’oidio, ma proprio come con il coronavirus, la malattia continua ad evolversi in nuove varianti che possono ancora infettare piante resistenti”, spiega il fisico José de Wit, che ha lavorato con i biologi di Utrecht durante il suo dottorato ricerca. Ciò costringe scienziati e coltivatori a continuare a coltivare nuove colture resistenti in una corsa con malattie in evoluzione.

Monitoraggio in tempo reale

Per coltivare colture più resistenti alle malattie, come la lattuga, i ricercatori della TU Delft e dell’Università di Utrecht hanno sviluppato un metodo che consente di costruire un quadro delle comuni infezioni delle piante. Per la prima volta ciò è diventato possibile senza dover uccidere la pianta e molto più rapidamente che con la microscopia tradizionale. “Fino ad ora, i ricercatori dovevano uccidere una pianta in ogni fase del processo, colorarla e poi esaminarla al microscopio”, afferma Jeroen Kalkman, professore associato di imaging fisico. “Ora possiamo utilizzare la nuova tecnologia di imaging per monitorare in tempo reale come si sviluppa una malattia in una pianta vivente”.

Rendimento più elevato

I botanici spesso non sanno esattamente come si sviluppano le infezioni in una pianta e cosa rende alcune colture insensibili agli agenti patogeni. Lo strumento fornisce informazioni dettagliate su questo aspetto, aiutando a creare colture con una più ampia resistenza a varie malattie. “Queste colture richiedono meno pesticidi, sono più resistenti alle condizioni meteorologiche estreme e quindi producono rendimenti più elevati. In questo modo, più persone sulla Terra saranno finalmente in grado di nutrirsi”, afferma Kalkman.

Mappatura delle malattie delle piante

“La tecnologia che abbiamo utilizzato si chiama tomografia ottica computerizzata dinamica (dOCT)”, afferma de Wit. “Emette luce e misura il tempo necessario affinché la luce si rifletta, che è un tipo di ispezione ad ultrasuoni che utilizza la luce invece del suono. In questo modo puoi scattare da 50 a 100 immagini di una foglia di lattuga infetta in un secondo e mezzo . Possiamo identificare chiaramente le malattie delle piante utilizzando il dOCT perché gli agenti patogeni si muovono più delle cellule vegetali, dando colore alle aree più mobili, possiamo generare un forte contrasto tra l’agente patogeno e la pianta. Senza doOCT, non è possibile vedere la malattia una fase molto successiva.

Strumento utile

Oltre alla lattuga, gli scienziati hanno dimostrato che il loro strumento funziona anche con altre colture, come ravanelli e peperoni affetti da nematodi parassiti. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per rendere la tecnologia uno strumento facile da usare per i biologi senza un background tecnico. Kalkman: “Vorrei continuare questa ricerca per colmare il divario tra tecnologia e biologia”.