Impatti dei cambiamenti climatici sugli agenti patogeni delle piante, sulla sicurezza alimentare e sui percorsi futuri

Nature Reviews Microbiology (2023) Citare questo articolo

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Le epidemie di malattie delle piante pongono rischi significativi alla sicurezza alimentare globale e alla sostenibilità ambientale in tutto il mondo e comportano la perdita di produttività primaria e biodiversità che incidono negativamente sulle condizioni ambientali e socioeconomiche delle regioni colpite. Il cambiamento climatico aumenta ulteriormente i rischi di epidemia alterando l’evoluzione dei patogeni e le interazioni ospite-patogeno e facilitando l’emergere di nuovi ceppi patogeni. La gamma degli agenti patogeni può cambiare, aumentando la diffusione delle malattie delle piante in nuove aree. In questa revisione, esaminiamo come è probabile che le pressioni sulle malattie delle piante cambino nei futuri scenari climatici e come questi cambiamenti si collegheranno alla produttività delle piante negli ecosistemi naturali e agricoli. Esploriamo gli impatti attuali e futuri dei cambiamenti climatici sulla biogeografia degli agenti patogeni, sull’incidenza e sulla gravità delle malattie, e i loro effetti sugli ecosistemi naturali, sull’agricoltura e sulla produzione alimentare. Proponiamo che la modifica dell’attuale quadro concettuale e l’incorporazione delle teorie ecoevolutive nella ricerca potrebbero migliorare la nostra comprensione meccanicistica e la previsione della diffusione degli agenti patogeni nei climi futuri, per mitigare il rischio futuro di epidemie. Evidenziamo la necessità di un’interfaccia scienza-politica che lavori a stretto contatto con le pertinenti organizzazioni intergovernative per fornire un monitoraggio e una gestione efficaci delle malattie delle piante negli scenari climatici futuri, per garantire la sicurezza alimentare e dei nutrienti a lungo termine e la sostenibilità degli ecosistemi naturali.

La crescente incidenza e gravità delle epidemie di malattie delle piante comporta rischi significativi e crescenti per la produttività primaria, la sicurezza alimentare globale e la perdita di biodiversità per molte aree vulnerabili del mondo1,2,3,4,5,6,7. Queste epidemie causano perdite di rendimento e ecologiche. Ad esempio, si stima che la perdita annuale di raccolto causata da agenti patogeni (microrganismi che causano malattie e limitano la salute e la produttività dell’ospite) e da parassiti ammonti a 220 miliardi di dollari3,4,5,6, con un impatto diretto sulla sicurezza alimentare, sulle economie regionali e su altri fattori socioeconomici collegati. -aspetti economici. Ciò è ulteriormente aggravato dalla perdita post-raccolta causata da microrganismi patogeni come Penicillium spp. e Xanthomonas euvesicatoria1. Inoltre, i cambiamenti climatici comportano un rischio maggiore di intensificazione delle malattie delle piante, mettendo a rischio l’approvvigionamento alimentare mondiale e la biodiversità vegetale naturale7,8,9. Si ipotizza che qualsiasi potenziale aumento della resa nei prossimi cinquant’anni sarà compensato dall’alterata pressione delle malattie mediata dai cambiamenti climatici causata da agenti patogeni noti ed emergenti10. Allo stesso modo, la diffusione di agenti patogeni legati ai cambiamenti climatici è considerata una delle principali minacce alla salute delle foreste a livello globale11. Pertanto, è necessaria una migliore conoscenza degli impatti dei cambiamenti climatici sulle interazioni molecolari, epidemiologiche ed ecologiche tra agenti patogeni, piante e comunità microbiche associate per sviluppare ecosistemi agricoli e naturali resilienti al clima4,6.

Le piante vengono infettate da una vasta gamma di agenti patogeni, inclusi batteri, funghi, oomiceti, virus e nematodi, che differiscono per stile di vita (biotrofi, che ricavano nutrienti dalle cellule viventi, necrotrofi, che ricavano nutrienti da cellule morte), strategie di infezione (intracellulari o extracellulare) e tessuti vegetali bersaglio (ad esempio xilema, floema, radici o foglie) (Tabella supplementare 1). Una sfida chiave per prevedere le malattie delle piante nello spazio e nel tempo è capire come questi diversi agenti patogeni interagiscono e rispondono a molteplici fattori di malattia (ad esempio, altri agenti patogeni, ospite/vettori, microrganismi commensali e ambiente) e come interagiscono congiuntamente. rispondere al cambiamento climatico. Teoricamente, il cambiamento climatico può facilitare l’infezione delle piante in molteplici modi, tra cui alterando l’evoluzione dei patogeni, modificando le interazioni ospite-patogeno e la fisiologia dei vettori e facilitando l’emergere di nuovi ceppi di agenti patogeni, che a loro volta possono abbattere la resistenza della pianta ospite7,12,13 . Il cambiamento climatico può anche provocare spostamenti di agenti patogeni e ospiti, che aumenterebbero la diffusione delle malattie delle piante in nuove aree8,10,14,15. Tuttavia abbiamo una conoscenza limitata di come le diverse componenti del cambiamento climatico (ad esempio, la fluttuazione della temperatura e delle precipitazioni) e la loro interazione con le attività antropiche influiscono sui patogeni delle piante sia negli ecosistemi agricoli che in quelli naturali. Ad esempio, è probabile che, negli scenari di cambiamento climatico previsti, l’abbondanza di funghi patogeni vegetali presenti nel suolo aumenti nella maggior parte degli ecosistemi naturali, con conseguenze significative ma non quantificate sulla produttività primaria a livello globale14. Allo stesso modo, la variazione dell’umidità relativa influenza l’abbondanza e l’infettività degli agenti patogeni16.