Il Progetto After Cu

Il progetto After-Cu è finalizzato alla dimostrazione delle proprietà anti-infettive di innovative molecole peptidiche contro i batteri patogeni delle piante. Queste molecole agiscono specificamente contro il meccanismo di virulenza universalmente presente nei batteri patogeni e, cosa più importante, senza avere un’azione battericida. Il goal del progetto After-Cu sarà quello di dimostrare l’applicazione di strategie sostenibili e ecologiche per il controllo delle infezioni batteriche nelle piante, con il fine di sostituire i prodotti tradizionali al rame usati abitualmente nell’agricoltura organica. Gli obiettivi elencati sono in linea con le restrizioni entrate in vigore di recente nei paesi europei riguardo ai composti al rame per la protezione delle piante (direttiva 2009/37/EC; direttiva del consiglio 91/414/EEC).Gli obiettivi verranno conseguiti dimostrando l’efficacia e affidabilità dell’azione anti-infettiva delle molecole oligopeptidiche, controllando gli stadi iniziali dell’interazione fra il batterio patogene e la pianta. Queste molecole mostrano delle uniche proprietà anti-infettive nei confronti dei batteri patogeni, prendendo di mira quei meccanismi ereditari che comportano l’insorgere della malattia come conseguenza dell’interazione tra batterio e pianta.Nel corso di studi preliminary condotti dal nostro gruppo di lavoro, è stata osservata una riduzione del 93% dei sintomi causati da Pseudomonas savastanoi nell’ulivo e oleandro a seguito dei trattamenti con l’oligopeptide in esame progetto e in assenza  di applicazioni di rame. Il controllo di infezioni batteriche nelle piante è basato principalmente sull’uso di Sali di rame che costituiscono alcuni fra i pochi prodotti chimici il cui uso è ancora consentito nell’agricoltura organica. Sfortunatamente i derivati del rame non sono bio degradabili e di conseguenza i trattamenti con fungicidi e battericidi che li contengano contribuiscono al bioaccumulo di rame nel suolo più di qualunque altra attività agricola. La tendenza del rame di accumularsi nel suolo e nell’acqua pone un serio pericolo per la sopravvivenza di un grande numero di organismi e microorganismi e per il loro ecosistema. Su queste basi sono state stabilite di recente delle restrizioni nei paesi UE riguardo all’uso di composti al rame impiegati nella protezione delle piante e al limite massimo di residui all’interno del cibo e dei mangimi (direttiva 2009/37/EC; direttiva di consiglio 91/414/EEC; ordinamento della commissione 149/2008/EC). Per mettere meglio a fuoco l’importanza ambientale di questo problema, la quantità di rame rilasciato nel suolo in Europa, incluse l’Italia e la Spagna, è di circa 504 tonnellate all’anno (incluso il rame proveniente dalle acque reflue e dal concime), con un input netto di circa 400 tonnellate all’anno, tenendo in considerazione l’output attraverso il raccolto (Scher, 2009). In questo scenario bisogna anche considerare che i cambiamenti climatici stanno accrescendo le probabilità di infezione ad opera di diversi patogeni estremamente dannosi, sia funghi che batteri. Mentre per i funghi fitogenici esistono delle promettenti alternative attualmente allo studio all’uso dei derivati di rame per venire incontro ai bisogni legati sia alla protezione ambientale sia alla produttività dell’industria agricola, non sono state ancora analizzate opzioni alternative per combattere i batteri patogeni. Inoltre, l’uso di sali al rame è regolamentato in maniera ancor più stringente essendo il suo impiego consentito esclusivamente contro i batteri fitopatogenici (Ordinamento della Commissione 396/2005/EC, 149/2008/EC): questo pone enormi difficoltà nel controllo delle infezioni delle piante sempreverdi causate dai batteri fitogenici Gram negativi che sono altamente distruttivi, come ad esempio Pseudomonas syringae pv. actinidae, che nel 2010 ha causato perdite economiche ammontanti a 2 milioni d’Euro solo in Italia e che adesso si sta diffondendo in Francia, Spagna, Portogallo, Svizzera ed altri paesi produttori di Kiwi in Europa. In aggiunta i terreni agricoli contaminate dal rame risultano contenere percentuali più elevate di batteri resistenti agli antibiotici rispetto ai terreni non contaminati. Per questo motivo i suoli contaminati devono essere considerati una riserva pericolosa di geni per la resistenza agli antibiotici, trasmettibili facilmente ai batteri patogeni degli animali e dell’uomo, con conseguenti impatti drammatici sulla loro salute. Il valore aggiunto del progetto è la cura e la protezione dell’ambiente grazie alla sostituzione dei composti al rame usati in agricoltura per il controllo di infezioni batteriche nelle piantagioni di frutta e verdura. Il progetto contribuirà anche alla soluzione del più pressante problema riguardanti la salute dell’uomo a livello mondiale: l’allarmante aumento e diffusione di batteri resistenti agli antibiotici che spesso si originano all’interno di ambienti naturali. Ie tappe intermedie fondamentali di questo progetto verranno conseguite grazie a: -la dimostrazione dell’uso di peptidi sintetici che possiedano proprietà anti-infettive contro lo Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi, P. syringae pv. actinidiae e P. syringae pv. syringae. Questi batteri sono gli agenti che causano la rogna nera dell’Ulivo, dell’altamente distruttivo cancro del kiwi che si sta diffondendo e la piticchia batterica di molte specie di agrumi. Questi batteri che causano danni significativi in tutti i paesi dell’unione verranno usati come modello. Al momento i trattamenti ai Sali di rame costituiscono l’unico rimedio per tentare di arginare la diffusione di questi batteri. -la dimostrazione del rispetto della legislazione Europea (REACH 1907/2006) sfruttando i processi sintetici anti-infettivi dei peptidi, la quale regola la produzione e l’importo di sostanze chimiche all’interno dell’Unione Europea. -la dimostrazione della sintesi biotecnologica dei peptidi anti-infettivi per ridurre i costi di produzione a livello industriale – la dimostrazione dell’uso di queste molecole peptidiche per il controllo di infezioni batteriche nelle piante con lo scopo di sostituire e ridurre I composti al rame utilizzati nell’agricoltura tradizionale e organica, in accordo con la direttiva Europea No 396/2005 del Parlamento Europeo e del Consiglio riguardo ai livelli massimi di residui di pesticidi nei prodotti di origine vegetale e animale la quale è in linea con le leggi sui residui di pesticidi  dei singoli stati membri. -la dimostrazione dell’uso di molecule peptidiche specificamente ingegnerizzate per colpire I meccanismi virali dei batteri, prive di attività simile a quella antibiotica, con lo scopo di evitare il diffondersi di resistenze agli antibiotici nei microbioti ambientali che comporterebbero conseguenze drammatiche per la salute degli animali e dell’uomo -la dimostrazione dell’uso di un approccio biotecnologico ecologico per il controllo delle infezioni batteriche nelle piante che può essere facilmente replicato con i batteri patogenici Gram negativi dell’uomo e degli animali essendo il target dei peptidi antivirali altamente conservata. Il rame è un elemento essenziale la cui presenza nel terreno è variabile, a seconda delle caratteristiche specifiche dei diversi tipi di terreno. Questi parametri si aggiungono ai processi fisici e biologici che avvengono negli ecosistemi terrestri, come la filtrazione, il ruscellamento e l’assunzione ad opera di microorganismi, organismi e piante. In aggiunta questi fattori influenzano in maniera considerevole la disponibilità biologica del rame che è definita come la porzione di rame nel suolo che è disponibile per l’assunzione da parte dei microorganismi, organismi e piante. Nel suolo il rame è presente quasi esclusivamente nella forma ionica divalente Cu2+ ed è attratto dal materiale argilloso carico negativamente, Sali anionici e materia organica producendo così diversi composti di coordinazione metallici: la completa decomposizione e mineralizzazione della materia organica è prevenuta in maniera indiretta dal rame, il che causa dei severi squilibri ecologici nel riciclo di nutrienti. Il rame è la terza traccia di un elemento più abbondante nel corpo umano, dagli 1,4 ai 2,1 mg/Kg del peso complessivo degli adulti. La quantità media suggerita per l’assunzione del rame è di circa 0,4 mg per I bambini e 1,2 mg per gli adulti; la sua carenza nel corpo umano comporta una maggior incidenza di diverse malattie. Il rame è un cofattore per più di 13 enzimi coinvolti nella produzione di energia, prevenzione dell’anemia e malattie ossee e riduzione del danneggiamento delle cellule. Inoltre è necessario nello sviluppo del feto e del bambino e anche per la manutenzione del tessuto connettivo e per la pigmentazione dei capelli e della pelle. D’altro canto alte concentrazioni di Sali di rame compromettono in maniera pericolosa I processi fisiologici e biochimici nei microorganismi e negli organismi più evoluti. Negli umani reazioni tossiche drammatiche vengono osservate nei casi di assunzioni eccessivamente elevate, come concentrazioni maggiori di 11,0 mg/Kg. Gli organi maggiormente colpiti sono il fegato, i reni, il muscolo cardiaco e i muscoli non striati e il cervello. Per questo motivo l’Organizzazione Mondiale della Salute e l’Amministrazione per il Cibo e l’Agricoltura hanno stabilito che l’assunzione media di rame al giorno non dovrebbe superare gli 0,5 mg/Kg. In questo scenario i residui di rame nelle verdure e nella frutta per il consumo umano costituiscono una seria preoccupazione.

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