Produzione sostenibile di metaboliti insetti e acaricidi da funghi endofiti mediante fermentazione su substrato solido

Trasformare funghi nascosti in protettori delle colture

L’agricoltura moderna dipende fortemente dai pesticidi chimici per impedire che insetti e acari distruggano i raccolti. Ma questi prodotti possono danneggiare gli impollinatori, contaminare suolo e acqua e favorire l’insorgenza di resistenze nei parassiti. Questo studio esplora una strategia molto diversa: reclutare funghi innocui che vivono all’interno delle radici del grano e istruirli a trasformare gli scarti agricoli in miscele naturali con attività insetticida, offrendo potenzialmente una protezione più sicura per colture e ambiente.

Alleati silenziosi che vivono nelle radici del grano

I ricercatori hanno iniziato con una domanda semplice: i funghi microscopici che abitano naturalmente le radici sane del grano potrebbero aiutare a difendere la pianta? Questi cosiddetti funghi endofiti vivono nei tessuti vegetali senza causare malattie. Il team ha raccolto piante di grano in tre regioni dell’Egitto e isolato 38 diversi ceppi fungini dalle loro radici. Hanno poi testato ogni ceppo per valutare la capacità di produrre composti chimici ed enzimi noti per danneggiare gli organismi degli insetti o agire come pesticidi naturali. Un ceppo di spicco, denominato MORSY‑27 e successivamente identificato come una specie di Geomyces, ha prodotto costantemente i livelli più alti di queste sostanze potenzialmente protettive.

Alimentare i funghi con gli scarti agricoli

Per rendere qualsiasi pesticida biologico utile nella pratica, deve essere economico e scalabile. Invece di coltivare il fungo in serbatoi liquidi, gli scienziati hanno utilizzato la fermentazione su substrato solido, lasciandolo crescere su scarti vegetali umidi che altrimenti verrebbero scartati — come polpa di arancia e pomodoro, bucce di banana, scarti di taro, farina di semi di girasole e gambi di una verdura fogliosa chiamata molokhia. Questi materiali sono ricchi di zuccheri, fibre, oli e proteine e imitano l’habitat naturale del fungo. Regolando temperatura e umidità, il team ha cercato le condizioni che inducano il fungo a produrre la maggiore quantità possibile di composti pesticidi.

Trovare la migliore «ricetta» per tossine naturali

Al microscopio e tramite analisi chimiche, Geomyces sp. MORSY‑27 si è rivelato una piccola e produttiva «fabbrica». Sulla maggior parte degli scarti vegetali ha prodotto quattro principali gruppi di composti simili a quelli delle piante — fenoli, flavonoidi, terpenoidi e alcaloidi — oltre a acidi grassi che possono danneggiare le cellule degli insetti. Ha anche secreto potenti enzimi che degradano il rivestimento esterno (cuticola) di insetti e acari, inclusi enzimi che digeriscono la chitina, tagliano le proteine e scindono i grassi. La farina di semi di girasole e gli scarti di taro si sono rivelati carburanti particolarmente efficaci, e una temperatura intorno ai 20 °C con umidità moderata ha prodotto la miscela più ricca di queste molecole bioattive. Quando il team ha analizzato l’estratto a base di girasole con gascromatografia–spettrometria di massa, ha identificato 39 composti diversi, molti correlati a esteri e amidi degli acidi grassi precedentemente associati ad attività insetticida o antimicrobica.

Mettere alla prova il cocktail fungino

Per verificare se queste miscele danneggiassero effettivamente i parassiti, gli scienziati hanno testato gli estratti contro due nemici agricoli principali: il verme nero del taglio (black cutworm), i cui bruchi possono spazzare via le giovani piantine, e il ragnetto rosso a due macchie (two‑spotted spider mite), un piccolo succhiatore che infesta centinaia di specie coltivate. Quando i bruchi si sono nutriti di foglie trattate con gli estratti fungini, il loro sviluppo si è rallentato drasticamente; in alcuni trattamenti lo stadio larvale si è allungato da circa 18 a oltre 40 giorni. Molti larve e pupe sono morte e i sopravvissuti spesso sono emersi come adulti deformi con ali raggrinzite o bloccati in muta incompleta, segni di alterazioni ormonali e della formazione della cuticola. Nei ragnetti, gli estratti hanno causato un’elevata mortalità degli adulti dipendente da dose e tempo e hanno ridotto drasticamente la schiusa delle uova. Alcuni trattamenti hanno ottenuto quasi il 100% di mortalità degli adulti e il completo fallimento della schiusa delle uova quando le femmine sono state esposte prima della deposizione.

Cosa potrebbe significare per l’agricoltura del futuro

Per un pubblico non specialista, il messaggio è chiaro: collaborando con funghi che già vivono nelle colture e nutrendoli con scarti vegetali economici, potrebbe essere possibile produrre potenti miscele naturali per il controllo dei parassiti. Il ceppo di Geomyces studiato ha trasformato scarti di girasole e altri residui di lavorazione in un complesso blend di enzimi e oli che hanno indebolito bruchi e ragnetti facendo leva su input rinnovabili e a basso costo. Sebbene sia necessario molto lavoro per isolare gli ingredienti più sicuri, testarli sul campo e confrontarli con i prodotti esistenti, questo approccio indica un futuro in cui gli agricoltori potrebbero proteggere le rese utilizzando alleati fungini su misura invece di affidarsi principalmente a prodotti chimici sintetici.

Citazione: El-Gendy, M.M.A.A., Sadek, H.E., Barghout, M.E. et al. Sustainable production of insecticidal and acaricidal metabolites by endophytic fungi using solid-state fermentation. Sci Rep 16, 11356 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40413-w

Parole chiave: biopesticidi, funghi endofiti, fitofagi del grano, fermentazione su substrato solido, agricoltura sostenibile