Molecular profiling of endophytic populations in sugar beet (Beta vulgaris L.) leaf samples

Agricultural crops are constantly subjected to biotic and abiotic stresses throughout their growth cycle. In recent decades, these challenges have intensified due to climate change. These issues are further exacerbated by the emergence of pesticide-resistant pathogens like Cercospora beticola, the reduction in marketable active substances within the European Union, and stricter regulations on pesticide usage. These evolving challenges required the development of innovative tools to assist farmers in crop protection. Precision phenotyping has emerged as a promising solution, enabling the monitoring of endophytes that promote plant growth through the synthesis of biostimulant metabolites (including plant growth-promoting bacteria and fungi) and those that counteract pathogen development (biocontrol agents). Additionally, precision phenotyping allows the timely and early detection of pathogens within plant tissues. This study aims to expand the understanding of the leaf microbiome in sugar beet (Beta vulgaris L.) and to develop a precision phenotyping approach applicable to major crops. Specifically, the research focuses on the molecular profiling of endophytic populations in sugar beet leaf samples.

Durante il ciclo colturale, le colture agrarie sono ripetutamente sottoposte a stress biotici e abiotici. Negli ultimi decenni tali avversità si sono accentuate a causa dei cambiamenti climatici; a queste si sono aggiunte ulteriori complicazioni, come lo sviluppo di resistenze agli agrofarmaci da parte di patogeni come Cercospora beticola, la riduzione del numero di sostanze attive commercializzabili nell’UE e l’inasprimento delle limitazioni d’uso dei prodotti fitosanitari. Per affrontare queste nuove sfide, è nata l'esigenza di trovare nuovi strumenti che possano aiutare gli agricoltori a proteggere le colture agrarie. Ciò ha portato a un crescente interesse verso il phenotyping di precisione, uno strumento che consente sia il monitoraggio degli endofiti in grado di promuovere la crescita delle piante attraverso la sintesi di metaboliti biostimolanti (funghi e batteri promotori della crescita delle piante) o di contrastare lo sviluppo di patogeni (agenti di biocontrollo), sia la diagnosi tempestiva e precoce dei patogeni presenti nei tessuti vegetali. La sperimentazione descritta in questa tesi mira ad ampliare le conoscenze del microbioma fogliare della barbabietola da zucchero (Beta vulgaris L.) con l'obiettivo di sviluppare un approccio molecolare per il phenotyping di precisione utilizzabile in modo trasversale sulle principali colture agrarie. In particolare, l'attività si è concentrata sull'identificazione del profilo molecolare delle popolazioni endofitiche nei campioni fogliari di barbabietola da zucchero.