fondamenti di patologia vegetale
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AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Concetto di malattia LESIONE: alterazione improvvisa della struttura o della funzione causata da un fattore irritante discontinuo come ferite , composti tossici, ecc. MALATTIA: il prodotto di mutuo conflitto e costante influenza tra la pianta ed il patogeno, cioè interazione tra suscetto-patogeno-ambiente PSEUDOGUARIGIONE: la pianta può nel complesso superare la malattia con la sostituzione anatomica o funzionale delle parti colpite Tipi di malattia MALATTIA INFETTIVA : è trasmissibile da una pianta malata ad una pianta sana MALATTIA INFETTIVA LOCALIZZATA MALATTIA INFETTIVA SISTEMICA MALATTIA INFETTIVA ORGANOTROPICA: sviluppo sistemico dl patogeno ma con sintomi localizzati Da ciascun tipo di malattia si fa una ulteriore distinzione in: MARCIUMI : molli o asciutti MACULATURE : clorosi, antracnosi , necrosi MALATTIE LITICHE : con demolizione della parete cellulare MALATTIE TOSSICHE O NECROTICHE : effetti tossici che portano alla necrosi MALATTIE AUXONICHE O DISGENESICHE : che influenzano lo sviluppo MALATTIE TROFICHE : dovute a sottrazione di nutrienti Morfologia patologica SINTOMATOLOGIA Essendo la sintomatologia lo studio dei sintomi, intesi come manifestazioni macroscopiche interne o esterne di una malattia, la SINDROME o quadro clinico è l’insieme dei sintomi di una malattia MODIFICAZIONI CROMATICHE : come clorosi e giallumi e rotture di colore. La clorosi può essere a mosaico, a variegature, striature , nervali o internervali, con macchie anulari. Essa è la scomparsa di clorofilla normalmente alternata ad aree di colore normale. A mosaico: piccole macchie regolari In forma di variegature: a macchie grandi irregolari Con striature: a macchie strette e allungate come nelle graminacee Rottura di colore: insieme delle macchie o striature dei petali Arrossamento: dovuto alla formazione di pigmenti antocianotici Argentatura: si presenta come scollatura di tessuti epidermici fogliari La melanosi: detta anche imbrunimento, con comparsa di pigmenti scuri NECROSI : formazione di macchie isolate e confluenti Macchie a bersaglio: a zonature concentriche Antracnosi: macchie infossate per collasso dei tessuti profondi Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 1 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Bronzatura: macchie necrotiche classificate a seconda delle dimensioni in 1. Picchiettatura 2. Macchiettatura 3. Maculatura Marciumi: in cui la morte delle cellule può essere preceduta dal disfacimento delle pareti cellulari dando luogo appunto ai marciumi Molli: detti cancrena (marciumi acquosi) Secchi : con conseguente mummificazione ( asciutti e compatti) Carie : marciumi (asciutti e friabili ) profondi Scabbia: superficiali ( asciutti e friabili) Avvizzimento : associato a carenza o perdita d’acqua con conseguente morte dei tessuti preceduta da appassimento Cancri: causati dalla crescita attorno ai tessuti lesionati o necrotizzati di spessi cuscinetti di tessuto cicatriziale a loro volta soggetti a processi necrotici e di cicatrizzazione secondaria. Tutte queste degenerazioni delle cellule può determinare l’emissione in superficie di materiale di varia natura come: Flusso gommoso o mucoso : emissione di gomme e mucillagini Flusso lattiginoso Flusso resinoso Tuberosi : con produzione di sughero in condizioni patologiche sulla superficie di organi che in condizioni normali ne sono privi Rugginosità : nel caso di frutti Litiasi : isole di tessuto lignificato in tessuti di riserva SOLUZIONI DI CONTINUITA’ : Spaccature : lacerazioni profonde talvolta indicate impropriamente come cancri Esantema : lacerazione superficiale seguita da fuoriuscita di materiale dall’interno Filloptosi : distacco anticipato delle foglie con conseguente contrazione della superficie assimilabile Antoptosi : distacco anticipato di fiori Carpoptosi : distacco anticipato dei frutti Vaiolatura : foracchiatura delle foglie dovute alla caduta anticipata dei tessuti necrosati smerlatura : sfrangiatura delle foglie MODIFICAZIONE DI FORMA E DIMENSIONE : arrotolamento : delle foglie dovuto a virus floematici arricciamento bollosità laciniatura : si presenta con frastagliature che presentano lacinie fenestratura : mancato sviluppo delle parti interne del tessuto fogliare intumescenze : escrescenze pustoliformi prodotte per proliferazione cellulare lenticellosi : lenticelle giganti e in sovranumero ( formazioni puntiformi sulla corteccia dei rami ) erinosi : produzione esagerata in numero e dimensione di peli enazioni : formazione di lembi di tessuto fogliare disposti in senso normale al piano della foglia tumori: masse cospicue di tessuto neoplastico prive di organizzazione interna e a crescita indefinita galle o tubercoli : causati da un aumento delle citochinine , a crescita definita -> causate da pseudomonas savastanoi , micocecidi, galle di nematodi, insetti. Quelle causate da insetti sono finalizzate ad ospitare i parassiti buterratura: escrescenze all’interno della corteccia corrispondenti a fori o scanalature del legno nanismo o rachitismo : deficienze di sviluppo associate a internodi corti e rami a zigzag Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 2 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari gigantismo : causato da un aumento di giberelline. Si manifesta con alterazioni della simmetria e del portamento blastomania: sintomo di contemporanea attivazione di gemme dormienti con produzione di : scopazzi : affastellamento di rami fasciazioni : dovute ad un aumento di citochinine e si manifestano con rami saldati lateralmente in strutture nastriformi rizomania : esagerata emissione e ramificazione di radici virescenza : trasformazione di organi fiorali in tipo fogliare anatomia patologica IPOTROFIA : riduzione di dimensione delle cellule dovuta a sviluppo ridotto IPOPLASIA : riduzione del numero delle cellule che però presentano dimensioni normali, ciò può causare nanismo ipotrofico generato da carenza idrica o nanismo ipoplastico causato da carenza di azoto IPERTROFIA : dimensioni della pianta superiori alla media dovuto allo sviluppo esagerato delle singole cellule IPERPLASIA : si manifesta come una esagerata moltiplicazione cellulare . Il gigantismo ipertrofico è causato da un eccesso idrico ; mentre il gigantismo ipertrofico e iperplastico al contempo è causato da un eccesso di elementi minerali e in particolare da azoto IPERTROFIA LOCALIZZATA si manifesta con TILLE: estroflessioni parenchimatiche attorno ai vasi legnosi che ne provocano a volte l’occlusione PSEUDOTILLE : che interessano il tessuto lacunoso Erinosi OMEOPLASIE : iperplasie omogenee che danno luogo a tessuti uguali a quelli di partenza (come enazione o omeoplasie crestiformi) ETEROPLASIE: (formazione di tessuti diversi da quelli di partenza), iperplasie eterogenee che possono essere Cataplasie : quando nel corso delle formazione del felloderma da ferita, di tumori batterici , di galle da nematodi , prendono origine cellule o tessuti con minor grado di organizzazione Prosoplasie : eteroplasie progressive Metaplasie : modificazioni delle cellule durante lo sviluppo indipendenti dalla loro dimensione o numero, cambiando di struttura e perdendo determinate funzioni ( si manifestano con la comparsa di sostanze coloranti nelle cellule, accumulo eccessivo di amido , comparsa di gomme, suberificazione o lignificazione , tutte alterazioni il cui confine con quelle metaboliche è spesso incerto ). VIROPLASMI : zone elettrodense , luogo di assemblaggio di diversi virus INCLUSIONI CRISTALLINE O PARACRISTALLINE: Inclusioni amorfe, dette anche corpi x : formazioni granulose spesso vicine al nucleo Inclusioni a girandola : detti pinweels che derivano da sezioni trasversali di inclusioni citoplasmatiche formate da un tubo centrale da cui si dipartono alette laterali Tubuli: contenenti particelle virali come in un bastoncello Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 3 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Alterazioni fisiologiche e funzionali Sono reazioni della pianta sotto forma di guasti biochimici dovuti alla presenza di un patogeno. BILANCIO DEL CARBONIO Sottrazione a scopo nutrizionale ed energetico dei carboidrati da parte dei parassiti , interferenza nello svolgimento delle varie fasi dei processi di sintesi e di utilizzazione dei carboidrati da parte dei parassiti. Interferenza con la fase luminosa della fotosintesi come ostacoli al passaggio della luce e riduzione della superficie attiva o distruzione del sistema fotochimico ; interferenza con la fase non luminosa del processo ( ciclo di Calvin ). Le fumaggini riducono l’energia luminosa disponibile ai cloroplasti. Altre malattie come necrosi e filloptosi provocano contrazione della superficie assimilante per arresto o rallentamento dello sviluppo. In condizioni patologiche l’abituale destinazione e ripartizione degli assimilati tra radici , organi di riserva e meristemi viene alterata come nel caso in cui si verificano ostruzioni e alterazioni strutturali del floema che causerebbero inibizioni nel trasporto e conseguente accumulo di zuccheri solubili nelle foglie . A volte questo si manifesta con accartocciamenti all’insù delle foglie dovuto all’ostacolo dell’esporto dalle stesse verso il floema ( virus floematici ). Il fenomeno delle isole verdi ( dovuto ad un aumento delle citochinine ) che si localizzano attorno a pustole di ruggine , servono a contrastare il precoce ingiallimento dei circostanti tessuti fogliari. CONSEGUENZE SULLA RESPIRAZIONE Normalmente la fotosintesi è accompagnata dalla fotorespirazione , la quale in condizioni patologiche diminuisce di pari passo con la diminuzione della fotosintesi . Al contrario la respirazione non legata alla fotosintesi (ciclo di utilizzazione dei carboidrati e di produzione di energia come glicolisi , ciclo di krebbs, fosforilazione ossidativa ) risulta attivata dai patogeni con aumenti respiratori che dipendono sia dai patogeni che da stress abiotici. A questo proposito si distinguono : Tessuti a risposta respiratoria energica da tessuti a risposta respiratoria debole. Entrambi caratterizzati da un aumento della respirazione in conseguenza all’infezione patogena la quale facilita lo spostamento dei carboidrati necessario allo sviluppo dei patogeni . Ciò significa che il più consistente dispendio energetico si verifica non tanto direttamente dal patogeno, ma dalla pianta che cerca di contrastarlo producendo composti chimici ad azione antimicrobica e nuovi tessuti con azione riparatrice e di difesa. CRESCITA E DIFFERENZIAZIONE Ormoni diversi possono agire in modo sinergico o antagonistico ; inoltre ciascun ormone può influire sugli altri inibendone o accelerandone sintesi o demolizione. Giberelline e citochinine incrementano il livello auxinico , mentre l’etilene lo inibisce . L’auxina in eccesso stimola la produzione di etilene . Gli squilibri ormonali si manifestano in malattie DISGENESICHE (anomalie di crescita come gigantismo , nanismo, direttamente con squilibri o disfunzioni di sviluppo). Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 4 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari AUXINE Acido 3-indolacetico (AIA) sintetizzata a partire dal triptofano negli apici vegetativi e nei tessuti in crescita .E’ trasportata in modo polare in senso apice-base e verso le radici. Enzimi ossidativi la demoliscono nel composto inattivo 3metilenossindolo . Essa agisce sulla permeabilità della membrana , sulla trascrizione dell’mRNA , sulla sintesi proteica e stimola svariate attività enzimatiche . Stimola l’estensione e la divisione cellulare , formazione di nuove radici , controlla il fenomeno della dominanza apicale nonché distacco di foglie e frutti. La variazione del contenuto auxinico è indotta da carenze ad es. di Boro e da ferite. L’ipo auxinia è idotta da carenze idriche e da virosi L’iper auxinia è indotta da malattie parassitarie non virali (come tumori batterici, tracheobatteriosi, tracheomicosi, ruggini, peronospore, mal bianchi, galle da nematodi ). L’auxina è importante nella patogenesi di tumori batterici; la capacità di pseudomonas savastanoi di creare iperplasie è legata alla produzione di auxina , cosi come per l’agrobacterium tumefaciens che trasforma le cellule normali in tumorali con la capacità di produrre autonomamente auxina. Nelle tracheobatteriosi (PSEUDOMONAS SOLANACEARUM) e nelle tracheomicosi (VERTICILLIUM , FUSARIUM OXISPORUM) si riscontra una accelerazione di sintesi o ridotta demolizione di auxina. CITOCHININE Derivate dalla base purinica ADENINA e prodotte nei tessuti meristematici primari in via di sviluppo, come apici radicali , e trasportata in direzione acropeta . Utili per la divisione cellulare , interazione con le auxine e per la differenziazione dei tessuti. Inibiscono la demolizione degli acidi nucleici e delle proteine ed hanno effetto di richiamo dei metaboliti a basso peso molecolare ed inoltre ritardano la senescenza dei tessuti. Nelle alterazioni caratterizzate da intensa attività metabolica si hanno aumenti delle citochinine come nel caso delle ISOLE VERDI nelle quali preserva i tessuti dalla demolizione della clorofilla. Fasciazioni, galle , tumori tipici delle malattie disgenesiche , sono correlati all’aumento del loro livello. Si riscontra questo fenomeno anche negli organi ingrossati da PLASMODIOPHORA BRASSICAE . Nelle malattie parassitarie caratterizzate da prematura senescenza si riscontra una diminuzione delle citochinine, con conseguente riduzione di sviluppo e rapida degradazione cellulare. Sintomi da stress e in genere da clorosi possono essere alleviati con somministrazioni esogene di tali ormoni. Uno dei più conosciuti è la ZEATINA. GIBERELLINE Se ne conoscono più di 50 tipi , promuovono divisione e allungamento cellulare , accrescimento, rompono la dormienza e accelerano la germinazione dei semi ; possono far raggiungere dimensioni normali a piante geneticamente nane. Cospicui aumenti di giberelline si hanno in condizioni patologiche caratterizzate da gigantismo ; per contro il nanismo può essere causato sia da insufficiente produzione di giberelline che da inibitori di crescita come l’ACIDO ABSCISSICO. ETILENE Fitormone gassoso prodotto durante la maturazione di molti frutti e nell’invecchiamento di molti organi vegetali. Considerato in genere un ormone di senescenza come l’acido abscissico ; determina epinastia , accorciamento degli internodi, filloptosi, emissione di radici avventizie. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 5 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari ALTERAZIONI DEL BILANCIO IDRICO DELLA PIANTA Le variazioni della quantità d’acqua assorbita e trasportata e le variazione della traspirazione dipendono dalle interferenze sulle resistenze che queste funzioni incontrano gia nel loro normale funzionamento. MARCIUMI RADICALI (da phitophtora, rizoctonia , fusarium ) compromettono le funzioni radicali di assorbimento e trasporto che però dovrebbero essere compensate dalla presenza delle radici residue . Purtroppo dopo che il marciume si sia generalizzato si può arrivare facilmente ad un appassimento irreversibile. In genere questo fenomeno è preceduto da nanismo , giallumi e ridotto assorbimento di minerali e di acqua. Tracheopatie portano all’alterazione dello xilema quali occlusioni vasali dovuti alla presenza di miceli fungini, che fanno aumentare la resistenza al flusso xilematico anche per cause diverse come la dispersione nella linfa di materiali vischiosi (esopolisaccaridi). Fortunatamente attraverso le punteggiature la pianta crea passaggi alternativi al flusso xilematico (by passes). Il blocco delle vie xilematiche può essere causato anche da patogeni parenchimatici come PYTHIUM , PHYTOPHTOTA, BOTRYTIS, NECTRIA che determinano il collasso dei tessuti periferici creando strozzature di colleti, fusti, piccioli e peduncoli fino a raggiungere la parte centrale della pianta , provocando una interruzione totale del rifornimento idrico. La resistenza alla traspirazione può essere causata anche da un danneggiamento alla cuticola o da alterazione della chiusura degli stomi. E’ il caso della SPILOCAEA che degrada la cuticola a fini nutrizionali. Le perdite d’acqua possono essere anche favorite da fitotossine che alterano la permeabilità di membrana con fuoriuscita d’acqua negli spazi intercellulari. RUGGINI E OIDI inducono la chiusura degli stomi alla luce. VALUTAZIONE DELLA GRAVITA’ E DEI DANNI DELLA MALATTIA Per stabilire se effettivamente esiste un sufficiente margine di convenienza economica per un’azienda per la coltivazione di una determinata specie agraria , per stabilire l’entità di danni abiotici e biotici e l’eventuale ammontare di risarcimenti. QUANTIFICAZIONE DELL’INOCULO Si effettua tramite una conta diretta , alla lente o al microscopio, dei propagali o delle colonie da essi prodotti. Gli inoculi portati dal vento possono essere contati catturandoli con CAPTASPORE e poi contati successivamente al microscopio. QUANTIFICAZIONE DEI SINTOMI In base ai sintomi si può determinare la quantità della malattia 1. mediante semplice calcolo della percentuale di piante con sintomi (INCIDENZA) 2. integrando tale percentuale con i valori di gravità su ogni singola pianta. L’incidenza della malattia è un valore che stima il grado di diffusione della malattia e della sua distribuzione geografica. 3. Nelle malattie sistemiche o a espressione generalizzata si procede contando piante sane e malate e assegnandole diversi gradi di gravità dei sintomi. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 6 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Cap. 3 CAUSE DI MALATTIA E LORO DIAGNOSI L’infettività è inerente alla capacità del patogeno di riprodursi e stabilire rapporti simbiotici col suscetto . MALATTIE INFETTIVE vere e proprie sono quelle parassitarie i cui agenti patogeni sono virus , batteri , fitoplasmi e funghi e raramente anche protozoi, alghe, fanerogame, nematodi, artropodi fitomizi. MALATTIE NON INFETTIVE : causate da organismi responsabili di allelopatie e da agenti abiotici come quelli atmosferici come vento, grandine, neve, fulmini , l’anormale illuminazione , stress termici, idrici, carenze ed eccessi minerali, inquinanti, ferite. EZIOLOGIA studio delle cause delle malattie DIAGNOSI come identificazione della malattia utile per la scelta di adeguate misure di lotta ACCERTAMENTI DIAGNOSTICI 1.identificazione del suscetto e studio delle resistenze genetiche da esso possedute 2.localizzazione della malattia sulla pianta e la sua incidenza 3.tener conto dell’ambiente di coltivazione come il suolo e dell’incidenza della malattia in relazione a cambiamenti climatici 4.tracciare un quadro delle operazioni agronomiche adottate come rotazioni, semina e trapianto , dosi di concimazione e irrigazione 5.descrizione dei sintomi e dei segni sulla pianta sia esterni che interni 6.raccolta di campioni per verifiche al microscopio ACCERTAMENTI DIAGNOSTICI TRAMITE MARCATORI BIOCHIMICI SIERODIAGNOSI Reazione tra parti o prodotti dell’ospite e i relativi anticorpi ; metodo poco costoso e richiedente poco spazio. Ha però lo svantaggio della difficoltà di produrre antisieri di buona qualità e una sensibilità minore a quella di altri metodi come quello biologico o molecolare. Gli anticorpi (DETTI ANCHE IMMUNOGLOBULINE) vengono prodotti contro particolari zone della superficie del patogeno , detti EPITOPI ,(che fungono da ANTIGENE) o DETERMINANTI ANTIGENICI che possono essere anche centinaia su un virus , fungo o batterio. Gli ANTIGENI (generatori di anticorpi) sono molecole o virus o microrganismi che provocano la formazione di anticorpi . Ottimi antigeni sono le proteine ; un epitopo può essere costituito anche da 5 aminoacidi che fungono da antigeni , ma anche da acidi nucleici o polisaccaridi che possono far produrre anticorpi ma in modo meno specifico. La specificità è una qualità molto importante negli anticorpi , essi infatti reagiscono soltanto con gli epitopi che ne hanno provocato la formazione. ANTIGENE OMOLOGO rispetto ad un antisiero (farmaco costituito da immunoglobuline) è detto l’antigene che ha provocato la formazione dell’antisiero stesso e che possiede epitopi che reagiscono tutti bene con gli anticorpi di quell’antisiero. ANTIGENE ETEROLOGO è detto l’antigene che ne contiene solo una parte o solo di simili. Si riconoscono allo stesso modo anche ANTISIERI OMOLOGHI e ANTISIERI ETEROLOGHI ad es. l’antisiero ottenuto contro il TMV (virus del mosaico del tabacco ) è eterologo rispetto al ToMV (virus del mosaico del pomodoro) perché solo una parte dei suoi anticorpi si legherà ad esso e misurando la quantità di anticorpi che si legano ad entrambi gli antigeni si otterrà la misura dei due ANTIGENI SIEROLOGICAMENTE CORRELATI. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 7 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Il legame ANTICORPO-ANTIGENE è complesso e di natura chimico-fisica di tipo reversibile ed ha come conseguenza la neutralizzazione del patogeno nel corpo dell’animale. I linfociti sono cellule che producono anticorpi e una volta attivate conservano anche nella discendenza la capacità di produrre grandi quantità di anticorpi rendendo il corpo immune ad una successiva infezione ( infatti l’IMMUNOLOGIA tratta questi fenomeni ) L’IMMUNOCHIMICA o semplicemente la SIEROLOGIA tratta l’impiego in vitro degli anticorpi anche per scopi diagnostici . Le IMMUNOGLOBULINE di classe G (IgG) sono costituite da due catene polipeptidiche corte e due lunghe , quattro catene legate fra loro da ponti cisteinici a formare una Y . Nell’IMMUNOMICROSCOPIA elettronica si evidenziano virus e micoplasmi ; le tecniche più usate sono ISEM per i virus e IME per i fitoplasmi Comunque il metodo più usato rimane il DAS-ELISA (double antibody sandwich-enzyme linked immunosorbent assay) che consiste nei seguenti passaggi: 1. nei pozzetti di una piastra di plastica si fanno aderire gli anticorpi 2. si effettua il lavaggio 3. si immettono gli estratti da esaminare 4. si effettua un secondo lavaggio 5. i pozzetti vengono riempiti con fosfatasi alcalina 6. dopo incubazione e lavaggio si riempiono i pozzetti con NITRO-FENIL-FOSFATO che cambia colore se sono presenti gli antigeni. POSTULATI DI KOCH Dopo aver affrontato gravi epidemia di CARBONCHIO egli sviluppò le varie fasi delle sue diagnosi che divennero criterio guida nello studio delle cause delle malattie infettive in genere prendendo il nome appunto di POSTULATI DI KOCH : • l’agente sospetto deve essere costantemente associato alla malattia • deve essere isolato e coltivato in purezza • inoculato nell’ospite sano deve riprodurre la malattia • lo stesso agente deve essere isolato dall’ospite sperimentalmente infetto Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 8 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Cap.4 IL PARASSITISMO Ha come presupposto la compresenza nell’ambiente di moltitudini di organismi che provoca ed instaura una grande varietà di interazioni biologiche intra e interspecifiche generate da : -relazioni ecologiche nel caso in cui non ci sia contatto fisico tra i bionti coinvolti -relazioni di tipo simbiotico nel caso in cui il contatto si verifichi. RELAZIONI ECOLOGICHE SINERGICHE Producono vantaggi per entrambi o almeno per uno dei due bionti. Si attuano attraverso emissione di composti chimici o modificazioni dell’ambiente. L’effetto favorevole può consistere nel creare condizioni favorevoli all’altro bionte come la disponibilità di umidità, di nutrienti o di riparo oppure con la trasformazione di alcuni substrati che possono successivamente essere utilizzati dall’altro ( METABIOSI) . RELAZIONI ECOLOGICHE ANTAGONISTICHE Comprendono forme di competizione per lo spazio o per i nutrienti e altri fenomeni come ALLELOPATIE e ANTIBIOSI. Nella competizione si hanno reciproche limitazioni di sviluppo per eccessivi addensamenti e dall’azione dannosa di piante infestanti sulle colture agrarie. Gli effetti allelopatici si hanno da parte di una specie per la produzione di sostanze tossiche, allelopatie sono anche dovute a sostanze prodotte a distanza da microrganismi nel terreno al punto da considerarli esopatogeni. Terreni repressivi sono portatori di fattori di equilibrio in cui non vi sono apportate grosse modifiche con pratiche agronomiche dove i patogeni non sopravvivono o subiscono modifiche del loro POTENZIALE DI INOCULO per effetto di forti pressioni antagonistiche. Si usano questi terreni contro il FUSARIUM , agenti di malattia vascolare. Il vuoto biologico porta alla rapida diffusione di patogeni , purtroppo anche i trattamenti antiparassitari riducono la microflora utile al FILLOPLANO. RELAZIONI SIMBIOTICHE Convivenza di due o più organismi in stretto contatto di cui possono beneficiare entrambi o uno solo di essi. SIMBIOSI MUTUALISTICHE ad es. tra piante e batteri come nelle leguminose ( RIZOBIUM) e tra pianta e funghi micorizzici. SIMBIOSI PARASSITARIE e COMMENSALISTICHE uno dei due non trae beneficio dalla presenza dell’altro. I commensali ricavano dalle piante un supporto di nutrimento e riparo senza con ciò danneggiarle. I parassiti risiedono nella superficie delle piante (EPIFITI) o al loro interno (endofiti) e sono patogeni in grado di causare malattia. Naturalmente potrebbe essere considerato patogeno anche un fattore abiotico. La patogenicità di un parassita si misura con la VIRULENZA, mentre la suscettibilità con la RESISTENZA. Ci sono casi in cui il patogeno si può comportare da simbionte o viceversa; c’è stato il caso di incrementi di produzione da parte di colture apparentemente sane dopo l’uso di fungicidi grazie all’eliminazione di organismi apparentemente innocui e commensali. RAPPORTI TROFICI NEL PARASSITISMO Tranne qualche eccezione i parassiti sono eterotrofi e si distinguono dai saprofiti per la loro capacità di introdursi nei tessuti vivi ( si nutre di specie di organismi morti o di sostanze organiche in decomposizione ). PARASSITI FACOLTATIVI sono capaci di essere all’occasione saprofiti o di crescere in mezzi di laboratorio. PARASSITI OBBIGATI vivono solo come parassiti, tra questi Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 9 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari troviamo virus e funghi come CHYTRIDIOMYCETES , PLASMODIOPHOROMYCETES , PERONOSPORANACEAE , ALBUGINACEAE , ERYSIPHACEAE e UREDINALES. PARASSITI ECOLOGICAMENTE OBBLIGATI definisce l’incapacità in natura di svilupparsi su substrati non vivi in presenza di competitori meno specializzati, tra questi troviamo USTILAGINALES facilmente coltivabile in laboratorio. BIOTROFI dipendono dall’attività metabolica cellulare. NECROTROFI traggono nutrimento da cellule preventivamente uccise ( PHITOPHTORA INFESTANS, VENTURIA) sono caratterizzati nel loro ciclo da fasi di necrotrofismo e biotrofismo. SPECIALIZZAZIONE PARASSITARIA *SPECIALIZZAZIONE D’ORGANO -parti epigee : sono colpite da erysiphaceae, uredinales, botritis ( parassita obbligato) -parti ipogee : sono colpite da olpidium , rosellinia -fiori: sono colpiti da claviceps purpurea -membri legnosi: da nectria frutti: da penicillium tuberi: da spongospora floema : è colpito da fitoplasmi epidermide : colpita da erysiphaceae il legno o xilema :da basidiomiceti lignicoli; su scopazzi sono in grado di insediarsi sphaerotheca tracheobatteriosi: pseudomonas solanacearum tracheomicosi: verticillium , fusarium oxisporium, ingrossamenti di organi: plasmodiophora brassicae parassita obbligato marciumi radicali: phitophtora, rizoctonia , fusarium patogeni parenchimatici: pythium , phitophtora , che alternano fase di necrotrofismo e biotrofismo, botrytis , nectria ( bloccano le vie xilematiche ) danneggiamento della cuticola : spilocaea chiusura degli stomi alla luce : ruggini (basidiomiceti); oidi (ascomiceti) *SPECIALIZZAZIONE D’OSPITE E’ importante conoscerla perché influenza la scelta della specie da coltivare. Tranne alcune eccezioni (come nel caso di ERWINIA e PSEUDOMONAS , ascessi, setticemie, fitoplasmi e virus a trasmissione persistente) la specializzazione di questo tipo si manifesta con l’incapacità del patogeno di attaccare esseri animali. I polifagi sono in grado di attaccare molte piante appartenenti a specie diverse e tra questi troviamo virus , batteri, funghi e nematodi: Phytophtora infestans su patata , pomodoro, e poche altre solanacee Ophiostoma ulmi su ulmacee Thaphrina deformans su pesco Venturia inequalis su melo Plasmopara viticola su vitacee Didymella bryoniae su cucurbitacee. La definizione di specializzazione non tiene conto però della variabilità interna al rango in base alla quale i parassiti polifagi differenziano popolazioni che attaccano gruppi, singole specie o addirittura singole cultivar e non altre appartenenti alla stessa specie. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 10 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari *VARIABILITà GENETICA proprietà generale degli esseri viventi che si esprime in progenie VARIANTI aventi cioè caratteri diversi dai loro genitori. Nei funghi si ha variabilità per ibridazione , eterocariosi, parasessualità e mutazione Nei batteri per coniugazione, trasformazione , trasduzione e mutazione. Nei virus tramite ibridazione e mutazione. I biotipi sono popolazioni di individui geneticamente identici, o quasi, che prendono origine da organismi varianti. Una delle caratteristiche che distingue i biotipi è il comportamento parassitario nei loro confronti e viceversa ( patogenicità, aggressività e virulenza ) , la capacità individuale di sopravvivere e moltiplicarsi ( fitness) e in base alla sensibilità verso antiparassitari. Biotipi distinti da caratteri comuni sono indicati in ordine: ceppo, patotipo, razza fisiologica a seconda delle diverse esigenze. *RAZZE E FORME SPECIALI DEI PARASSITI Razza fisiologica o semplicemente razza indica un taxon di parassiti, soprattutto funghi , catalogati in base alla loro capacità di superare geni di resistenza . Patotipo detto anche sottorazza, è l’insieme dei biotipi distinti da caratteri di virulenza ma non codificabili in razza. Ceppo indica varianti patogenetici di virus immunologicamente affini. Varietas indicano molte specie di funghi distinte per caratteri morfologici. Formae speciales sono funghi distinti in base alla patogenicità , è importante perché consente di classificare insieme di biotipi in base alla loro capacità di attaccare singole specie o gruppi affini di piante. Troviamo questa classificazione in varie specie di funghi come Puccinia graminis, Fusaryum oxisporum, Erysiphe graminis. *RAZZE FISIOLOGICHE ospiti differenziali sono rappresentati da un gruppo di varietà o specie affini di ospiti con diversi genotipi, che hanno diverse reazioni se attaccate da queste razze che vengono così classificate in base a queste reazioni .Tali reazioni possono essere distinte in RESISTENTE (-) SUSCETTIBILE (+) Se sono presenti 2 valori di risposta per n varietà di ospiti e la reazione all’infezione è regolata da un solo allele , allora si possono individuare 2n varietà del parassita. Si nota inoltre che la avirulenza (A) è dominante sulla virulenza (a) nella maggior parte dei casi. Quando la resistenza della pianta è data da un singolo allele dominante , ogni varietà differenziale distingue il patogeno in : virulente (aa); non virulente (Aa) e (AA) se invece il differenziale contiene più di un gene di resistenza le razze incapaci di dare infezioni (risposta r) possono essere rappresentate da una miscela di razze geneticamente diverse e tra loro non differenziabili. Se l’ospite differenziale contiene più di un gene di resistenza , le razze incapaci di dare infezioni (R) possono rappresentare una miscela di razze geneticamente diverse fra loro: genotipo del differenziale genotipo delle razze R1 R1 R2 R2 A1 A1 A2 A2 R ,a1 a1 A2 A2 R A1 A1 a2 a2 R ,a1 a1 a2 a2 R Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 11 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari CAP 5 L’INOCULO L’inoculo è l’insieme di propaguli (elementi infettivi) di un patogeno e ogni patogeno ne produce più tipi più o meno differenziati . Nei virus si producono particelle virali Nei batteri si producono cellule batteriche Nei funghi si producono strutture diverse come miceli, conidi e spore. L’inoculo ad ogni modo viene prodotto sugli organi parassitizzati a volte anche se privi di vita. DENSITA’ E POTENZIALE DI INOCULO In genere la diffusione degli organismi fitopatogeni avviene a caso, e gli inoculi hanno basse probabilità di entrare a contatto con l’ospite adatto e elevate probabilità di essere eliminati dalle radiazioni solari , dalla siccità e dagli antagonisti. Per questo se ne producono ingenti quantità ; alcuni agenti patogeni arrivano a produrne fino a 6000 conidi al giorno e per diversi giorni ; la peronospora della cipolla può arrivare a produrne fino a 200 000 conidi per cm2 di superficie fogliare. La densità di inoculo definisce la quantità di propaguli per unità di volume nell’aria, nell’acqua o nel terreno. Il potenziale di inoculo misura la potenziale capacità dell’inoculo di produrre la malattia e dipende sia dalla concentrazione che dall’energia intrinseca del propagulo e dal grado di suscettibilità della pianta. LIBERAZIONE DELL’INOCULO Cioè il distacco dei propaguli dagli apparati di supporto , la loro immissione nell’ambiente che avviene in modo passivo, oppure attivato dallo stesso patogeno. Le spore mobili degli OOMICETI fuoriescono e si allontanano dagli sporangi. Negli ASCOMICETI si produce negli aschi una pressione idrostatica che determina l’apertura e l’espulsione delle spore all’esterno dell’ascocarpo , in particolare negli aschi BITUNICATI si ha un’espulsione violenta delle ascospore ; per tale motivo si ha l’allineamento del corpo dei periteci e dei cleistoteci e la rottura del cleistotecio. In molti BASIDIOMICETI il distacco della basidiospora avviene col meccanismo illustrato a pag.73 del manuale di patologia vegetale (Matta). Nel meccanismo passivo di distacco degli inoculi si hanno elementi strutturali disgiuntori tra cellula e cellula , come una semplice lamella che si rompe con l’acqua favorendo la separazione dei conidi catenulati. Inoculi invischiati in materiali mucillaginosi sono liberati dall’acqua che favorisce l’espulsione dai corpi fruttiferi con il rigonfiamento della loro massa , sciogliendo le mucillagini che altrimenti li manterrebbero agglutinati ( CASO QUESTO DELLE GLOIOSPORE). XEROSPORE sono spore e conidi liberati dal vento TRASPORTO DEGLI INOCULI A DISTANZA Tranne nel caso degli organismi capaci di movimento proprio come NEMATODI E ZOOSPORE, la diffusione degli inoculi è quasi sempre affidata al vento, acqua e animali. Il ruscellamento dell’acqua piovana o di irrigazione favoriscono il trasporto soprattutto di patogeni terricoli idrofili come PYTHIUM E PHYTOPHTORA, o dotate di strutture galleggianti come SCLEROZI . In genere gli inoculi gloiosporici hanno raggi d’azione ridotti soprattutto per la loro scarsa sopravvivenza all’asciutto. Gli inoculi che si propagano via vento sono di dimensione molto piccola e viaggiano per lunghe distanze. Le XEROSPORE i staccano dai loro supporti , trasportate per lunghe distanze dal vento, viaggiano fino a 27 000 m di altitudine ; le distanze percorse dipendono Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 12 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari da umidità, velocità del vento, forma, dimensione e ornamentazione delle pareti, mentre la loro sopravvivenza dipende dalla loro capacità di sopravvivere alle radiazioni solare e al secco. UREDINOCONIDI delle ruggini sono particolarmente resistenti e in grado di percorrere chilometri alla velocità di 12 millimetri al secondo. Si ritiene che la comparsa in Brasile della ruggine del caffè nel 1970 sia dovuta a uredinoconidi provenienti dall’angola. La successiva discesa a terra delle xerospore avviene tramite moti d’aria convettivi o tramite gocce d’acqua che oltretutto facilitano l’atterraggio sulle piante , mentre i propaguli trasportati solo dal vento hanno meno probabilità di depositarsi con successo sulle superfici lisce ; è proprio per questo che la maggior parte dei patogeni dispersi dall’aria hanno conidi grandi come ALTERNARIA , PERONOSPORACEAE, UREDINALES, ERYSIPHACEAE…. Molto comune è anche il trasporto mediato da animali che si imbrattano o ingeriscono gli stessi patogeni in grado di resistere alle sostanze presenti nel tratto intestinale. In generale funghi zoosporigeni, nematodi, acari e insetti possono ugualmente essere vettori di virus. SOPRAVVIVENZA DELL’INOCULO I parassiti facoltativi sono in grado di moltiplicare l’inoculo conducendo vita saprofitaria mentre quelli obbligati no, tranne i casi in cui sopravvivono in condizione di criptobiosi sviluppando speciali strutture di resistenza. Molti funghi oltre a una fase parassitaria presentano anche una fase saprofitaria localizzata su residui caduti a terra di piante con un lento processo di maturazione invernale degli organi sessuali come ASCOCARPI e OOSPORE. Inoltre parti di piante caduti a terra offrono ai patogeni riparo dal freddo o dal calore eccessivo. A seconda della capacità di sopravvivere in assenza di piante ospiti, i funghi fitopatogeni terricoli sono stati distinti in abitatori o invasori del suolo. Virus e batteri non producono organi di resistenza perciò distinguiamo : • DISINFESTAZIONE DEL TERRENO che ritardano la decomposizione dei residui vegetali senza eliminare cosi i patogeni in essi presenti, prolungandone la loro sopravvivenza; • PRATICHE AGRONOMICHE come le rotazioni colturali e le lettamazioni che sfruttano di contro lo sradicamento di organismi antagonisti. Organi di resistenza particolarmente efficaci sono OOSPORE di origine sessuale TELEUTOCONIDI SCLEROZI MICROSCLEROZI IFE E PARETI ISPESSITE Questi fattori di resistenza resistono bene sia a fattori abiotici che botici con accentuata scalarità di germinazione in modo da salvaguardarle dall’estinzione che si verificherebbe col sopraggiungere di condizioni avverse con germinazione contemporanea generalizzata. Patogeni che non dispongono di tali strutture non sono adatti alla vita saprofitaria ma dipendono strettamente dalla presenza di piante ospiti o di parti di esse: SCLEROZI DI FUNGHI E SEMI DI FANEROGAME sono ospitati da semi in campo o di magazzino con semplice miscelazione della loro massa . SPORE, VIRUS DEL MOSAICO DEL POMODORO, BATTERI aderiscono alla loro superficie infettando persino le cotiledoni o in pochi casi anche l’embrione stesso del seme , talee, bulbi, rizomi, tuberi. A volte la vitalità del patogeno può tenersi più a lungo di quella dello stesso seme, o perdersi con facilità a seconda del tipo di inoculo. IL CARBONE VOLANTE DELL’ORZO (ustilago nuda) può sopravvivere anche 9 anni nelle cariossidi come anche alcuni virus , di contro può essere utilizzato l’invecchiamento del seme come lotta di alcuni patogeni a vita breve come nel caso di PSEUDOMONAS SYRINGAE nei semi di fagiolo. Esistono anche infezioni latenti in portatori mascherati in cui un patogeno rimane permanentemente associato alla pianta che costituisce una continua sorgente di inoculo ; inoltre anche patogeni a infezione locale possono Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 13 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari sopravvivere in piante perenni in tessuti profondi o in cancretti superficiali sui rametti (VENTURIA PYRINA). FITOPLASMI E VIRUS a trasmissione propagativa possono sopravvivere nel vettore. TRASMISSIONE DELLE MALATTIE I principali vettori delle malattie nelle piante sono insetti , acari, nematodi, fitomizi , dai quali dipende la trasmissione di fitoplasmosi, virosi ecc. possono fungere da vettori anche animali con apparato masticatore che introducono l’inoculo attraverso mine fogliari, gallerie o semplici ferite. Ad ogni modo non è sempre necessaria la presenza di un vettore per la trasmissione della malattia come nel caso di molte batteriosi ( ERWINIA, COLLETOTRICUM ) e micosi ( MONILIA E USTILAGO ) capaci di trasmissione autonoma ma aggravate dall’intervento degli insetti. La trasmissione di virosi e micosi può avvenire anche attraverso il terreno però in questo caso spesso l’inoculo è immobile e non beneficia di vettori ; l’infezione si propaga spostando la pianta con trapianti e con lo spostamento delle parti ipogee. Inoltre la malattia si può trasmettere per contatto o innesto radicale. Persino piccole ferite provocate dallo sviluppo della stessa pianta , come nel caso delle emissioni delle radici , da animali o dall’uomo attraverso pratiche colturali . Anche lo stesso polline è considerato uno dei tanti vettori di virus e viroidi. I semi fungono ugualmente da veicolo per la trasmissione delle più disparate malattie. In ultima analisi troviamo anche talee, bulbi, rizomi, tuberi e marze. MARZA: porzione di ramo impiantata su un’altra pianta RIZOMA: fusto orizzontale simile ad una radice BULBO: grossa gemma sotterranea formata da un breve fusto circondato da foglie a forma di squame. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 14 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari MECCANISMI DI ATTACCO DEI PARASSITI L’INFEZIONE Processo mediante il quale un organismo o un virus stabilisce un rapporto trofico con cellule o tessuti dell’ospite. Il fenomeno si distingue in: • PENETRAZIONE: attiva o passiva che avviene superando le barriere esterne dell’ospite • COLONIZZAZIONE: in cui si superano barriere interne e si stabilisce un rapporto trofico. L’infezione richiede : 1. strutture infettive nei funghi 2. tossine ed enzimi nei batteri 3. proteine di trasporto nei virus MECCANISMI DI PENETRAZIONE La penetrazione può avvenire attraverso: 1. aperture naturali come stomi, idatodi, stimmi, lenticelle aperte , i funghi attraversano queste aperture in modo attivo, mentre i batteri riescono a penetrare per risucchio d’acqua quindi in modo passivo. Attraverso gli stomi i funghi attuano l’introduzione di un tubulo germinativo nello stoma , caso di Phytophtora, a volte preceduta dalla formazione dell’appressorio , tipico caso dell’agente Puccinia,sempre presso lo stoma, e si perfeziona con rigonfiamenti ifali ( vescicole ) sottosomatiche che fungono da base alla colonizzazione. Perché l’infezione sia però efficace si pensa a movimenti chemiotropici delle spore o dei tubuli germinativi verso gli stomi. Nel caso di uredospore si è scoperto che l’orientamento verso gli stomi sia tigmotropico. 2. perforazione delle strutture protettive superficiali, operate da funghi e fanerogame parassite. Argomento più complesso per la presenza di strutture specializzate: si forma dapprima un appressorio che aderisce fortemente alla superficie mediante collanti mucillaginosi ; successivamente avviene la melanizzazione dell’appressorio ; perforazione attraverso un’ifa finissima detto stiletto di penetrazione che esercita una pressione fino a 7 atm su un area molto piccola. Si è osservata la presenza di cutinasi a livello dei pori di penetrazione facendo ipotizzare che la penetrazione avvenga oltre che meccanicamente anche con l’aiuto di enzimi. 3. ferire provocate da vettori o da cause accidentali come eccessi o difetti idrici, lavorazioni, animali; di queste ferite approfittano funghi, batteri, fitoplasmi e virus. MECCANISMI DI COLONIZZAZIONE Ha come obiettivo principale il soddisfacimento delle esigenze alimentari del parassita e si opera principalmente attraverso la sottrazione di nutrienti alla pianta. COLONIZZAZIONE BIOTROFICA Caratterizzata da una elevata compatibilità ospite-parassita senza uccidere la cellula dell’ospite almeno fino all’esaurimento dell’azione parassitaria. Il parassita biotrofo penetra attraverso le pareti cellulari senza lesionare il plasmalemma ma adattandosi intorno a questo costituendo una interfaccia dove passano i nutrienti e altre sostanze regolatrici dell’ospite, garantendo il massimo sfruttamento energetico dell’ospite. La malattia sarà quindi caratterizzata da squilibri ormonali mentre la comparsa di necrosi viene posticipata al momento della moltiplicazione del patogeno. Notiamo che principalmente i virus provocano una colonizzazione cellulare, i fitoplasmi si localizzano nel floema , i batteri esigenti nello xilema, gli altri batteri si localizzano biotroficamnte nell’area intercellulare, i funghi sono caratterizzati da grande variabilità in questo senso e possiamo schematizzarlo in questo modo: Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 15 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari • sviluppo del micelio esterno e invio degli austori solo verso cellule epidermiche ; caso delle erysiphaceae • sviluppo del micelio sulla cuticola subito sotto la cuticola o all’interno delle cellule dell’epidermide ; caso di Venturia, Spilocaea, • sviluppo intercellulare con invio di austori nelle cellule (uredinales e peronosporaceae ) , o senza l’invio di austori ( taphrina) • sviluppo intracellulare austorico , come nel caso dei miceli basidiosporici di plasmodiophora e olpidium. L’austorio è proprio delle peronosporaceae , erisiphales, uredinales; si forma a partire da un’ifa di penetrazione per estroflessione della medesima nel lume cellulare dopo la perforazione della parete. Si tratta di un corpo più o meno lobato, munito di parete , con una membrana extraaustoriale e una matrice-extra-austoriale. Questo tipo di colonizzazione è anche caratterizzato da un aumento dell’attività cellulare dell’ospite nei punti di contatto col patogeno con la caratteristica comparsa delle isole verdi a discapito delle cellule adiacenti al tessuto colpito. COLONIZZAZIONE NECROTROFICA Mentre nel biotrofismo la necrosi cellulare è un fenomeno terminale che compare presumibilmente con l’esaurimento nutrizionale dei tessuti colpiti e accumulo dei metaboliti tossici del parassita , nel necrotrofismo la necrosi precede o accompagna la colonizzazione. L’uccisione delle cellule si verifica in seguito all’invasione dell’apoplasto ( l’insieme delle pareti cellulari e spazi intercellulari tutti esterni al plasmelemma) o del simplasto (insieme dei protoplasmi collegati dai plasmodesmi). Meccanismo di attacco dell’apoplasto Può verificarsi per azione chimica o fisica ; i batteri attaccano le pareti per lo più con azione chimica, mentre i funghi, tramite la costruzione delle ife , esercitano un’azione meccanica su superfici di diametro minimo consentendo loro di penetrare anche le fibrille cellulosiche anche con azione chimica grazie a enzimi degradanti la parete cellulare (EDPC). La maggior parte dei patogeni di attacco apoplastico si sviluppa negli spazi intercellulari a carico della lamella mediana ma trovano ostacolante la parete secondaria soprattutto quando impregnate di lignina o suberina. Gli EDPC sono secreti in modo sequenziale : prima per le pectine e poi per le emicellulose ed infine per le cellulose. Hanno funzione nutrizionale per il parassita, funzione meccanica ai fini dell’avanzamento nell’ospite , funzione tossica per gli effetti necrotici sul simplasto, funzione macerante per la disgregazione dei tessuti ; inoltre sono responsabili della produzione di molecole con funzione di messaggeri intercellulari. La macerazione dei tessuti, sintomatologicamente espressa sotto forma di marciumi molli o asciutti , è la conseguenza più rilevante dell’attacco di funghi e batteri dotati di forte attività pectolitica. Praticamente sono in grado di separare le cellule per digestione del cemento intercellulare con conseguente morte delle stesse. Gli agenti eziologici della carie bianca del legno , come i basidiomiceti, sono inoltre in grado di produrre enzimi in grado di demolire la lignina Meccanismi di attacco del simplasto Con la produzione di tossine e fitotossine , alcuni patogeni sono in grado di uccidere la cellula prima di penetrare , quindi senza interventi di meccanismi litici. Queste tossine hanno un peso molecolare talmente basso da potersi muovere tranquillamente attraverso l’apoplasto. Chimicamente non è stato possibile definire queste tossine a causa della loro varietà e dagli effetti prodotti, è opinione comune comunque che non siano di origine enzimatica. Oltre ad una azione necrogena , queste sostanze danneggiano le membrane cellulari determinando rilascio di nutrienti e acqua negli spazi intercellulari e un cambiamento del ph favorendo così la crescita di patogeni intracellulari. Isolate e saggiate in purezza, queste tossine danno sintomi macroscopici molto Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 16 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari evidenti quali clorosi, anomalie di crescita, necrosi e avvizzimenti oltre che alterazioni ultrastrutturali quali ispessimenti delle pareti, plasmolisi, danni al plasmalemma. Purtroppo a volte accade che lo stesso patogeno sia in grado di produrre due tossine con sintomi completamente diversi ostacolando una precisa diagnosi della malattia. Esistono in proposito due tipi di tossine: selettive e non selettive. • Le tossine non selettive , come la maggior parte delle tossine elencate fino ad ora, svolgono un’azione aggressiva parziale, cosa che non risulta a quanto pare importante per il successo dell’infezione. • Le tossine selettive invece condizionano il processo patogenetico e sono fattori indiscussi di specificità parassitaria. Paradossalmente si è riscontrato che tossine altamente selettive sono prodotte da organismi con una elevata adattabilità saprofitaria. SINERGISMO TRA MECCANISMI DI AGGRESSIONE DIVERSI In definitiva i meccanismi di aggressione dispiegati dai parassiti durante una colonizzazione si possono classificare in: • Nutrizionali • Litici • Tossici Di conseguenza le malattie che ne derivano si definiranno rispettivamente nutrizionali, litiche e tossiche. È da considerare nella norma il manifestarsi di sinergia e contemporaneo utilizzo dai parassiti di più meccanismi di aggressione. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 17 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari CAP.7 MECCANISMI DI RESISTENZA Le piante hanno tre modi di difendersi dalle malattie parassitarie 1. evitandole: ad es. portando a maturazione i frutti prima dell’esplosione epidemica. 2. tollerandole: la tolleranza è da intendersi come la capacità di sopportare la malattia , valutabile in base alla stessa produzione, o come capacità di sopportare il patogeno senza manifestazioni patologiche. Abbiamo a questo proposito TOLLERANZA DELLA MALATTIA con meccanismi di compensazione da parte delle parti non colpite dalla malattia, e TOLLERANZA DEL PARASSITA quando la presenza del parassita non determina malattia. 3. contrastandole: la resistenza vera e propria si manifesta con la capacità di contrastare il parassita. Anche in questo caso ci troviamo di fronte a RESISTENZA GENERALE che tutte le piante esercitano verso saprofiti e patogeni eterologhi, RESISTENZA SPECIFICA O VARIETALE esercitata contro patogeni omologhi (specifici), come lo spessore della cuticola, secrezione di composti antimicrobici. I meccanismi di resistenza si distinguono in passivi preinfezionali e precostitutivi, e attivi postinfezionali e indotti. Una ulteriore distinzione viene fatta: attivi morfologici chimici passivi morfologici chimici meccanismi di resistenza MECCANISMI DI RESISTENZA PASSIVI Morfologici: Contrasto dell’adesione e dello sviluppo • organotropia sfavorevole al crearsi di umidità elevata • cuticole e pelosità idrorepellenti • microscanalature cunicolari che disturbano l’orientamento verso gli stomi e la penetrazione dei tubuli germinativi Contrasto della penetrazione e successivi processi di colonizzazione • presenza di sughero • spessore e lignificazione delle pareti cellulari • lenticelle piccole o poco numerose • stomi non differenziati • scarsa pervietà degli organi fiorali e dei frutti Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 18 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Chimici passivi : • assenza sulle superfici di composti che attraggono i patogeni • assenza di composti formativi • assenza di principi nutrizionali indispensabili per la crescita e sviluppo dei patogeni • condizioni inadatte di ph • concentrazioni di zucchero troppo elevate • presenza di composti in grado di neutralizzare enzimi e tossine dei patogeni • presenza di composti ad azione antimicrobica indiretta (proibitine) • presenza nelle pareti di composti in grado di catturare i patogeni (lectine) In virtù di queste difese le piante possono acquisire proprietà refrattarie verso i patogeni e molti organismi estranei MECCANISMI DI DIFESA ATTIVI Comportano reazioni metaboliche molto complesse a carico di cellule , tessuti e a volte anche dell’intera pianta. Morfologici • risposte di difesa cellulare ( citoplasmatico ), come ispessimenti di parete direttamente sollecitata con depositi di calloso beta1,3-glucano, oppure apposizione di strati attorno all’ifa infettiva avanzante con formazione di forme coniche rivolte verso il lume cellulare chiamate papille o lignituberi. Produzione di gomme in quantità molto variabile da specie a specie impregnate di tannini (antibiotici) negli spazi intercellulari e nelle stesse cellule. Produzione di gomme o di tille nei vasi legnosi da parte di cellule parenchimatiche annesse ai vasi rappresentano una barriera molto efficace alla diffusione nello xilema di parassiti vascolari. Difese più complesse sono rappresentate da formazioni simili a cicatrizzazione con differenziazione di fellogeno attorno a punti invasi difficilmente superabili dal patogeno perché impermeabile alle tossine ed agli enzimi prodotti dal parassita; spesso a queste formazioni segue il distacco della parte colpita favorendo l’eliminazione fisica del patogeno. Chimici • sintesi e accumulo di composti di natura aromatica (antimicrobici) postinfezionale; ciò spinge la pianta ad una maggiore attivazione della respirazione (ciclo respiratorio dei pentosi-fosfati). Grande importanza come fattori di difesa viene attribuita alle fitoalessine , dotati di forte attività antimicrobica , che si formano in seguito ad inoculazione o contatto con microrganismi. Le fitoalessine vengono prodotte soprattutto da piante resistenti più che in quelle suscettibili. Mentre le fitoalessine vengono prodotte localmente, la neosintesi di enzimi capaci di lisare la parete di funghi e batteri viene indotta sistematicamente in organi distanti da quelli inoculati o danneggiati. REAZIONE DI IPERSENSIBILITA’ Consiste in una rapida risposta dell’ospite all’infezione in genere risultante dalla morte del tessuto invaso con obiettivo preventivo alla diffusione del patogeno. Dipende da caratteri di estrema sensibilità dell’organismo agli stimoli del patogeno. La morte di poche cellule , seppur trascurabile per l’intera pianta, diventa funzionale alla sopravvivenza della pianta stessa. L’imbrunimento e la necrosi in genere seguono alterazioni biochimiche e morfologiche della pianta (deposito di lignina, sughero, accumulo di fitoalessine ) che si verificano nelle aree immediatamente circostanti. In questo modo i parassiti vengono uccisi o almeno bloccati. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 19 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari IL RICONOSCIMENTO I fisiopatologi vegetali sono prioritariamente impegnati a chiarire le modalità con le quali la pianta riesce a percepire “l’invasore” come estraneo (not self) , e quindi trattato come incompatibile e come invece percepisca come proprio un tessuto o un microrganismo compatibile. L’evento di riconoscimento si verifica sin dalle prime fasi del processo infettivo ed è facilitato dalla presenza degli elicitori (che provocano) che innescano nella pianta meccanismi di difesa e resistenza ed in particolare accumulo di fitoalessine, reazioni di ipersensibilità, lignificazione, formazione di papille, ecc. ELICITORI GENERALI, ESOGENI ED ENDOGENI • I lucani sono elicitori rilasciati dalle pareti di funghi del genere phytophtora e collectotricum • Chitina e chitosano sono i componenti principali della parete di ascomiceti e basidiomiceti e sono risultati elicitori di fitoalessine in pisello, grano e riso. Le chitinasi attivate dall’infezione agiscono sulle pareti cellulari di Fusarium solani. • Acidi grassi insaturi di cui sono ricche le pareti di phytophtora sono in grado di indurre produzione e accumulo di fitoalessine nella patata, e di indurre resistenza in piante di pomodoro alle tracheofusariosi. • Proteine e glicoproteine sono stati individuati elicitori di questo tipo in puccinia e phytophtora ( in varie specie di phytophtora fungono sia da elicitori che da tossine). • Oligogalatturonidi fungono da messaggeri secondari con un’induzione a distanza. ELICITORI SPECIFICI L’adozione di tecniche di biologia molecolare e ingegneria genetica ha consentito una maggiore comprensione dei meccanismi di riconoscimento e della resistenza varietale regolata dal rapporto gene-a-gene. R1 r1 A1 I C a1 C C L’analisi teorica della relazione gene-a-gene mediante il confronto in quadrato (quadratic check) portava a concludere che tre diverse combinazioni genotipiche delle quattro possibili risultano con fenotipo suscettibile e una sola (A1/R1) presenta fenotipo resistente. Ciò indica che la resistenza è l’incompatibilità prodotta dall’interazione tra il prodotto del gene A1(composto elicitore) e il prodotto del gene R1(composto ricettore) con la formazione di un prodotto che inibisce il patogeno o tali da pilotare una serie di eventi che culminano nella resistenza (RI). La ricerca di elicitori specifici e dei relativi geni: • Nel TMV-tabacco l’induttore è stato riconosciuto nel capside proteico • In Cladosporium fulvum(agente della cladosporiosi del pomodoro) un elicitore razzaspecifico è stato purificato ed ha dimostrato che la inattivazione del gene dell’avirulenza lo rende virulento anche per cultivar di pomodoro che posseggono il gene di resistenza Cf9. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 20 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari CAP.8 EPIDEMIOLOGIA AMBIENTE E MALATTIE INFETTIVE DELLE PIANTE L’AMBIENTE IN RAPPORTO ALLO SVILUPPO E ALLA DIFFUSIONE Il prodursi di un’infezione dipendono, oltre che dalla presenza del patogeno,anche dalla presenza dell’ambiente idoneo, cioè la risultante del clima,suolo,pratiche colturali,piante stesse. Il macroclima regola la distribuzione regionale e stagionale dei parassiti e la variabilità del quadro patologico della coltura agraria. Il microclima viene creato dall’interferenza di fattori topografici e podologici e persino dalle pratiche colturali adottate. Il sistema ambiente quindi può essere suddiviso nei singoli fattori che ne dettano le caratteristiche : temperatura, umidità, luce,ecc. TEMPERATURA La temperatura influisce sulla distribuzione regionale o stagionale della malattia , sulla gravità e sintomatologia, sulla durata del periodo di incubazione e predisposizione dei parassiti, condiziona la presenza di determinate razze delle popolazione di patogeni. Il tutto causato sia da effetti diretti sul patogeno che da effetti indiretti sulla pianta. Alcuni parassiti sono in grado di svilupparsi fino a temperature di 40° C . Vediamo alcuni esempi di patogeni e le loro temperature ottimali: • PSEUDOMINAS SOLANACEARUM è rara nei climi temperati ma risulta molto dannosa ai tropici. • SCLEROTIUM ROLFII risiede in climi e stagioni calde • FUSARYUM OXISPORUM se ne conoscono forme speciali che agiscono rispettivamente a temperature elevate e relativamente basse. • Del genere PYTHIUM alcune specie agiscono e diventano virulenti alla fine della stagione vegetativa perché richiede temperature del terreno di almeno 26°C. • PUCCINIA GLUMARUM agente della ruggine dei cereali agisce a temperature inferiori ai 16°C, invece PUCCINIA TRITICINA agisce a 18-22°C. Molto importante è lo studio della durata che intercorre tra l’inizio dell’infezione e la comparsa dei primi sintomi (periodo di incubazione o di latenza) e soprattutto il ruolo in questo della temperatura. Minore è la temperatura e maggiore sarà il periodo di incubazione. La temperatura influenza oltre che la variazione della durata del periodo di incubazione, anche il tipo di sintomi prodotti. Molto importante ai fini epidemiologici è l’effetto della temperatura sulla sporificazione dei funghi. UMIDITA’ Agisce sulla sopravvivenza e diffusione degli inoculi, sulla germinazione e penetrazione dei propaguli infettivi, sulla predisposizione della pianta ospite. Nel terreno gli eccessi idrici favoriscono il trasporto , lo sviluppo e l’attività parassitaria di molti funghi idrofili come Pythium, Phytophtora, sclerospora. Altri patogeni preferiscono livelli di umidità inferiori ai livelli di saturazione , come per Rhizoctonia solani , Streptomyces scabies. A volte l’inondazione prolungata del terreno può addirittura sradicare agenti di Tracheofusariosi e nematodi . L’interruzione della siccità può avere quindi conseguenze imprevedibili interrompendo ad esempio lo stato di quiescenza delle strutture di resistenza dei patogeni esponendoli all’antagonismo microbico. La maggior parte dei batteri, poi, richiedono per poter colpire le parti epigee delle piante, periodi lunghi di bagnatura delle superfici; mentre ci sono funghi in grado di penetrare senza alcun velo d’acqua sulle superfici, tipico esempio delle Erysiphaceae i cui conidi e spore tollerano con difficoltà la presenza di acqua sulle superfici. Il tipo di irrigazione esercita oltretutto molta influenza sulle malattie: l’irrigazione sopra chioma ad esempio ostacola le Erysiphaceae ma può favorire altri parassiti; l’irrigazione per scorrimento consente la disseminazione degli inoculi dei Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 21 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari parassiti , ma ha effetti meno drastici rispetto a quella a pioggia. L’irrigazione a goccia riduce al minimo l’aumento dell’umidità ambientale e annulla il rischio di dispersione nell’ambiente dei propaguli infettivi, ma di contro crea problemi nel caso dell’utilizzo di pacciamatura. Oltre agli effetti diretti sui patogeni è utile ricordare quelli indiretti dell’umidità sulla predisposizione delle piante alle malattie che costituisce stress idrici determinanti la capacità o meno di resistenza verso i patogeni. L’asfissia rende vulnerabili le radici anche di piante normalmente resistenti; l’anossia di 1-3 giorni sono sufficienti a predisporre l’attacco di Fusarium solani verso piante di fagiolo; con situazioni di elevata umidità si rendono vulnerabili le piante a patogeni come Pythium e Botrytis. Anche l’umidità agisce , come la temperatura , sulla durata dell’incubazione. In alcuni casi (Armillaria) il patogeno approfitta di piante debilitate da precedenti stress idrici. Agendo sull’irrigazione è possibile accelerare o ritardare il ciclo vegetativo delle colture evitando gli attacchi di un patogeno, però cosi facendo si potrebbero esporre le stesse piante ad altri patogeni. Ad esempio la malattia delle bacche del caffè (Collectotrichum) attacca nelle prime fasi dello sviluppo dei frutti; se si dovessero eseguire 3-4 irrigazioni 1-2 mesi prima delle piogge si potrebbe anticipare di 6 settimane la fruttificazione aumentando la produzione e scongiurando al contempo la malattia; allo stesso tempo però l’irrigazione abbondante favorirebbe l’aumento della vegetazione aerea con una maggiore probabilità di un attacco di ruggini. Bisogna sempre valutare svantaggi e vantaggi nell’utilizzo di pratiche di irrigazione col fine di scongiurare determinate malattie rispetto ad altre. LUCE Le conseguenze fisiologiche e morfologiche delle carenze di luce in seguito ad esempio di semine troppo fitte, nei semenzai in genere, nelle colture contro stagione in serra, predispongono le piante a svariati tipi di patogeni; a volte invece la carenza di zuccheri ostacolano altri tipi di patogeno perché riducono la disponibilità di carboidrati.. REAZIONE E COMPOSIZIONE CHIMICA DEL TERRENO Bassi valori di ph si registrano in regioni molto piovose e tanto più dove è minore la capacità di scambio del terreno in seguito all’esportazione delle basi di scambio dal terreno stesso. Alti valori di ph accompagnano normalmente elevati contenuti di Ca e Mg; il terreno quindi influenza oltre che nutrizionalmente anche la virulenza dei patogeni. Ad es. • Plasmodiophora Brassicae ha un optimum a ph= 5-6 mentre il 37% delle sue spore di resistenza germinano in terreni umidi ed acidi e solo il 2% in terreni alcalini. Innalzando il ph fino a valori di 7,2 si nota una diminuzione dell’incidenza della malattia pari al 92%. • I Fusarium vascolari prediligono terreni da acidi a moderatamente acidi. • Verticillium preferisce terreni da moderatamente acidi ad alcalini. • Streptomyces scabies è favorito da ph prossimi alla neutralità. • Phymatotrichum omnivorum è frequente in terreni neutri o leggermente alcalini. • Rosellinia in terreni con ph=5.2 Vediamo in dettaglio l’influenza che hanno sia sui patogeni che sulle piante la somministrazione nel terreno di fertilizzanti sotto diverse forme chimiche: • L’azoto stimola la crescita , ma favorisce tutte quelle malattie , come muffa grigia , marciumi molli, ecc, che ottengono vantaggio dall’aumento nella pianta di composti azotati solubili ed esaltate in più da carenze di potassio. C’è da precisare , però, che non è importante la quantità di potassio che si somministra , ma la forma chimica del concime azotato : infatti l’N-NO3 allevia il brusone parassitario del riso, l’Emintosporiosi del granturco , le Tracheofusariosi di svariate piante, l’Armillariosi , mentre l’N-NH4 allevia la ruggine del grano, l’avvizzimento batterico di tabacco, di pomodoro, il Mal Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 22 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari • • del piede del grano, la Tracheofusariosi e la Fialoforosi del garofano,la Verticillosi del pomodoro. Il potassio esalta in genere la resistenza delle piante verso i parassiti e verso stress ambientali. Il fosforo, il cui effetto è meno conosciuto rispetto ai due elementi precedenti, riduce l’incidenza di marciumi radicali in genere, ma aumenta la gravità della muffa grigia del pomodoro e delle tracheofusariosi del cotone SVILUPPO DELLE EPIDEMIE L’epidemiologia ,o studio delle epidemie, tratta l’evoluzione quantitativa nel tempo e nello spazio delle malattie infettive in popolazioni di suscetti . Malattie epidemiche sono malattie caratterizzate da forti variazioni di intensità nel tempo. Malattie endemiche sono presenti costantemente in un determinato agro. La costante associazione tra ospite nativo e patogeno provoca una mutua tolleranza , tanto è vero che violente epidemie si sviluppano in seguito a bruschi cambiamenti delle popolazioni del patogeno o della pianta ospite. Le curve di progressione della malattia sono misure successive dell’entità della malattia espresse come proporzione di tessuto o di piante infette in funzione del tempo in scala lineare doppia e che rappresentano la progressione nel tempo delle epidemie. Le curve del tasso di malattie invece indicano le variazioni del tasso in determinati intervalli di tempo. Nelle epidemie si distingue una fase di latenza dall’inizio fino al punto di insorgenza della malattia che corrisponde al momento in cui la malattia non è percepita da un normale osservatore ; poi si ha la fase esponenziale e una successiva fase logistica in cui la crescita esponenziale è sensibilmente limitata dalla indisponibilità di tessuti recettivi. Patogeni policiclici ( dette anche malattie ad interesse composto ) si moltiplicano nell’anno attraverso una serie successive di generazioni. Patogeni monociclici ( dette anche malattie ad interesse semplice ) in cui l’inoculo presente nel terreno o sui semi all’inizio dell’anno non aumenta in modo influente sulla malattia durante la stagione vegetativa. L’inoculo iniziale: tutte le pratiche di sradicamento del parassita (come rotazioni, esclusioni, concia del seme, disinfezione del terreno ) mirano a distruggere l’inoculo iniziale, portando cosi ad una diminuzione fino 1000 volte la quantità iniziale di inoculo. L’inoculo iniziale può essere ridotto anche adottando piante con resistenza verticale . Il tempo , con la riduzione del tempo disponibile per la moltiplicazione del patogeno si riduce l’entità finale della malattia ottenuto con l’impiego di varietà a ciclo breve o con lo spostamento delle date di semina. Il tasso di infezione , varia enormemente con le caratteristiche biologiche del patogeno, le condizioni ambientali, la reazione della pianta ospite. Malattie causate da patogeni con ciclo riproduttivo breve avranno tassi elevati paro ad esempio a 0,5 nel caso della peronospora della patata; pari a 0,12 nella ruggine bruna dei cereali. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 23 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari PREVISIONE DELLE EPIDEMIE Le malattie non possono essere completamente eliminate ma solamente “gestite” in modo da contenerle entro limiti economicamente o ecologicamente accettabili. L’epidemiologia è finalizzata alla previsione dello svolgimento delle epidemie per ottimizzare scelte ed impiego di mezzi di lotta contro le stesse malattie. A tal fine si usano: • criteri globali ( o olistici ) o analitici, che si basano sui dati medi riferiti a precedenti annate considerando una sola variabile (l’entità della malattia); purtroppo è un criterio che ha scarsa validità limitata dalla sola situazione ambientale . • criteri tramite modelli di analisi di sistemi che analizzano i vari componenti del ciclo biologico del patogeno e della malattia , modulano la risposta di ciascuno di essi al variare dei fattori ambientali. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 24 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari CAP.9 PRINCIPI DI LOTTA CONTRO LE MALATTIE DELLE PIANTE CONSIDERAZIONI GENERALI La protezione delle piante dalle malattie deve essere sempre armonizzata al contesto agronomico generale, rivolto alla produttività e al risultato economico della coltura entro i limiti richiesti dal rispetto dell’ambiente , della salute dell’uomo e degli animali. L’applicazione di misura di lotta comporta l’aumento dei costi di produzione e va quindi ragionevolmente decisa solo quando la dannosità della malattia abbia rilevanza economica ed altri fattori non abbiano gia compromesso la produttività della coltura. Le restrizioni sempre più pressanti delle tecniche di lotta contro le malattie sono posti dalla necessità di evitare che i mezzi impiegati provochino guasti all’ambiente ed alla salute umana. Non solo ogni misura di lotta non deve di per sé provocare danni alla pianta , ma non deve nemmeno favorire l’avvento e la gravità di altre avversità. E’ noto ad esempio che alcuni fungicidi organici di sintesi ( ftalimmidi e ditiocarbammati ) stimolano la moltiplicazione di acari e di altri insetti attraverso modificazioni aminoacidiche delle piante, fenomeno questo chiamato trofobiosi . Alchilenditiocarbammati molto attivi nella lotta a peronospore aumentano però la predisposizione alla muffa grigia o mal bianchi; i benzimidazolici favoriscono lo sviluppo di parassiti fungini ad essi non sensibili ( Phythiaceae e Alternaria) perché limitano i loro antagonisti presenti come epifiti o nel terreno; alcuni diserbanti chimici favoriscono lo sviluppo di patogeni. Da qui la necessità di riunire in un unico trattamento le conoscenze di fitopatologi, entomologi e agronomi. Lo scopo della lotta contro le malattie si può riassumere nei seguenti punti: 1. Prevenzione o profilassi 2. Terapia 3. Resistenza PREVENZIONE E PROFILASSI Si può ottenere impedendo il contatto ospite-parassita ( esclusione ); inattivando l’inoculo del patogeno con estirpazione o eradicazione; con la protezione della pianta che ostacoli l’attività dei patogeni. ESCLUSIONE : è il modo più efficace per contrastare le malattie infettive impedendo il contatto tra ospite e parassita, metodo perseguibile con mezzi • Legislativi (quarantena) , il nome deriva dal periodo di 40 giorni durante il quale navi in arrivo sospettate di portare persone con malattie contagiose erano costrette ad evitare ogni rapporto con la terra. È l’insieme di misure dettate da leggi e decreti atti ad escludere da interi territori, organismi o materiale veicolo di parassiti assenti nei territori medesimi. La quarantena può essere considerata una interdizione di tutto un genere di prodotti vegetali o materiali da paesi o continenti isolati in cui determinati parassiti difficilmente avrebbero possibilità di accesso. Ad oggi l’Europa è considerata territorio senza frontiere fitosanitarie interne e i controlli sui vegetali prodotti avvengono direttamente sul luogo di produzione. In Italia il decreto del 18-6-1993 e le direttive in esso contenute detta il rilascio di un passaporto delle piante (contrassegno internazionale di tipo A per piante di propria produzione; contrassegno B per piante acquistate e rivendute; contrassegno GZP per piante destinate a zone protette) che ne consente la libera circolazione nella comunità europea. Le ditte produttrici devono richiedere presso il servizio fitosanitario regionale l’iscrizione nel registro dei produttori che viene concessa solo dopo la verifica della corrispondenza alla normativa delle condizioni operative del vivaio ; successivamente i produttori potranno richiedere Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 25 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari • • allo stesso servizio fitosanitario regionale l’autorizzazione all’uso del passaporto per i loro prodotti. Biologici (impiego di materiale propagativo sano) , per evitare che agenti di malattie indigene siano reintrodotti o che moltiplichino i loro inoculi in campi o serre esenti da queste malattie. Per far ciò sono stati attivati programmi finalizzati alla certificazione di sanità del seme o del materiale previa selezione o risanamento del materiale stesso; ciò è possibile utilizzando appositi saggi di sanità (indexing) che consiste nello stimolare la presenza del patogeno con l’isolamento su appositi substrati o su piante indicatrici particolarmente sensibili oppure con antisieri e sonde clonate. Fatto questo il materiale propagativo potrà essere certificato comprovandone la sanità dal servizio fitosanitario competente. Alcuni esempi di materiale che deve essere certificato sono: il garofano , la fragola per i gravissimi problemi virali o di malattie crittogame che così si possono prevenire ( in questo caso si usa la termoterapia per ottenere materiale di moltiplicazione certificato ), la vite , la lattuga tenendo sotto l’1% l’incidenza della malattia mantenendo sotto i 2 semi per milione potenzialmente infetti. Esclusione fisica , si ottiene frapponendo barriere o distanze fra il patogeno e la pianta o la coltura. Questo tipo di lotta è molto utile contro virus trasmessi da vettori alati e diventa indispensabile quando si debbano coltivare piante per la produzione di seme o materiale propagativo virus esente come nei casi trattati di garofano, lattuga e fragola. Si può ottenere aumentando la distanza dalle zone frequentate dai patogeni o dai loro vettori, come la produzione di fagiolo in zone aride o di patata in zone di montagna; per le piante ornamentali si usa spesso la coltivazione in vaso o bancali sollevati dal terreno; anticipazioni e posticipazioni di semina. ERADICAZIONE Per eliminare i focolai di malattie esotiche o per ridurre gli inoculi di malattie già ricorrenti nel territorio. La distruzione dell’inoculo può richiedere la distruzione della pianta ospite o parti di essa (eradicazione vera e propria ) , oppure si attua su attrezzi, materiali inerti, residui colturali, nel terreno. • Eliminazione delle piante malate , come per l’eradicazione della ruggine del caffè che in Florida nel 1915 ha portato a sacrificare 3 milioni di alberi infetti o presunti tali , e ripetuta dopo la recente ricomparsa nel 1984. questo tipo di eradicazione è necessaria quando le piante infette fungono da veri e propri serbatoi di patogeni. Un esempio è rappresentato dall’utilizzo del fuoco nelle zone cerealicole per eliminare i cespugli di Berberis ospite secondario di Puccinia graminis. Nel caso della lotta al carbone della canna da zucchero con la raccolta e distruzione delle piante malate presenti; o come nel caso della Phytophtora della patata con la distruzione delle parti aeree tramite dissecanti per prevenire infezioni dei tuberi. Analoga situazione quando si devono asportare con pratiche chirurgiche tessuti infetti da specie legnose con potatura e distruzione con fuoco di rami infetti; rimozione di cancri e carie da fusti e grossi rami; in attivazione di funghi corticicoli anche con uccisione dei tessuti profondi mediante torce a cherosene. • Disinfestazione del terreno agronomica e biologica , come le disinfestazioni tramite arature che espongono le radiazioni solari dirette agli strati profondi del terreno inattivano nematodi e stati quiescenti di funghi e batteri ; le rotazioni colturali lasciano esposti i patogeni alla competizione con altri microrganismi ostacolandone la moltiplicazione ; l’impiego di concimi modificano il ph o l’utilizzo di calciocianammide che esercita un’azione disinfettante diretta; l’anossia indotta dall’inondazione prolungata dei terreni per la coltura del riso deprime la vitalità di molti patogeni ed esalta lo sviluppo di antagonisti anaerobi, cosi come è accaduto per l’agente della malattia di Panama del banano (Fusarium Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 26 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari • oxysporum ) dove la pratica della sommersione fu efficace anche contro i nematodi , molto sensibili all’anossia e contro lo Streptomyces scabies agente della scabbia polverulenta della patata. Disinfestazione del terreno chimica e fisica , per risanare il terreno nelle coltivazioni intensive dove c’è molto accumulo di patogeni e per eliminarli da attrezzi, contenitori e ambienti di trasporto e conservazione. Disinfestazione fisica con l’impiego diretto del calore secco o come vapore surriscaldato , utilizzati nella combustione controllata (pirodiserbo) , che elimina gli inoculi presenti in superficie ma agisce poco in profondità nel terreno. Il vapore surriscaldato viene normalmente applicato tramite tubi forati immersi nel terreno sotto lenzuoli di plastica portandolo a T di 90°C con conseguente distruzione della maggior parte dei microrganismi antagonisti e non , contribuendo alla condizione di vuoto biologico che favorisce la diffusione di patogeni senza incontrare nessun ostacolo; per questo questa pratica è considerata antiecologica per la facile diffusione anche di microrganismi ammonificanti e nitrosanti che favoriscono l’accumulo di ammoniaca e di nitriti. Oltretutto l’ammoniaca può essere fitotossica e i nitriti hanno effetti deleteri sulla salute umana, per non parlare dell’accumulo di Mn2+ causato dall’elevata temperatura su terreni acidi fino a livelli pericolosamente fitotossici. Meglio quindi optare per la solarizzazione o pacciamatura riscaldante mediante fogli di polietilene trasparenti su terreni preventivamente livellati e bagnati, cosa che aumenta la conduttività termica del terreno e sensibilizza le forme quiescenti dei patogeni e delle infestanti, il tutto da utilizzare nel mese più caldo dell’anno. Questa pratica risulta efficace contro Verticillium, Fusarium, Pyrenochaeta, Sclerotinia, Pythium. Disinfestazione chimica , più economica di quella fisica con l’impiego di biocidi ad azione totale , molto volatili e molto tossici per l’uomo e sono chiamati volgarmente fumiganti per la loro caratteristica di diffondersi in forma gassosa. Il bromometano è il più tossico dei fumiganti consentiti in Italia ed il più attivo anche a basse temperature del terreno, penetra anche a 50 cm di profondità trasformandosi in bromuro inorganico non più tossico. Il Dazomet insieme al metam-sodio possono essere applicati anche dagli stessi agricoltori per interramento in forma granulare. Questa disinfestazione viene utilizzata per la lotta a malattie vascolari, marciumi basali e nematodi. PROTEZIONE È una delle strategie di lotta preventiva come l’esclusione e l’eradicazione ; si attua creando sulle piante delle barriere chimiche o biologiche : • Condizionamento ambientale , modificando la temperatura, l’umidità, la composizione chimica del suolo tutto per sfavorire i patogeni; intervenendo in pieno campo sul tipo di irrigazione, per scorrimento anziché per aspersione, e sulla sua frequenza, migliorando così il drenaggio. Orientando le file nel senso della direzione dei venti prevalenti; riducendo la densità di semina; modificando la forma delle piante arboree; ombreggiando, ecc. • POTEZIONE CHIMICA , che si distinguono in base alla natura del patogeno da combattere ; si distinguono quindi fungicidi, battericidi, nematocidi e toticidi . Il divieto di impiego degli antibiotici in Italia (streptomicina, kasugamicina, ossitetraciclina, novobiocina) ad eccezion fatta dei rameici tra i battericidi (ossichinolina, dithianon, acido oxolinico, ipoclorito di sodio per la disinfezione dei semi) porta ad uno studio più approfondito dei fungicidi indicati anche come anticrittogamici e fanno parte della grande famiglia degli ANTIPARASSITARI. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 27 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Fungicidi Le proprietà fondamentali che un fungicida deve presentare sono: • Tossicità e selettività proprietà intrinseche del principio attivo, la selettività garantisce l’innocuità del prodotto per uomo e ambiente ma anche per le piante sulle quali è utilizzato. Ciò dipende dall’assorbimento cellulare, dai recettori e siti d’azione, dalla capacità di trasformare il composto in principio attivo. • Bagnabilità , adesività e persistenza che dipendono dalla formulazione del prodotto rappresentata dalla preparazione industriale cui il prodotto è sottoposto per la distribuzione commerciale ( per trattamenti a secco senza la necessità di usare vettori diluenti, in cui è importante la granulazione; per trattamenti liquidi sottoforma di polvere solubile, bagnabile, compresse effervescenti, soluzione concentrata, liquido emulsionabile). La formulazione comporta l’aggiunta del principio attivo presente in percentuali dall’1% fino al 90%. La persistenza si identifica con la resistenza al dilavamento o alla decomposizione chimica. Una persistenza chimica elevata è una caratteristica negativa dal punto di vista igienico e ambientale. La compatibilità con altri prodotti è molto importante per la possibilità di combinazione con altri fungicidi. La sistemicità può essere ascendente o apoplastica quando la traslocazione attraverso lo xilema , mentre è detta discendente o simplastica quando attraversa il floema. Fungicidi citotropici sono quelli in grado di penetrare nei tessuti superficiali nonostante l’impossibilità ad essere traslocati. Tra gli aspetti legislativi dobbiamo ricordare che i fungicidi sono considerati a tutti gli effetti presidi sanitari soggetti a disposizioni legislative che ne regolano l’utilizzo tramite autorizzazioni , controlli e registrazione, con la sola eccezione dei solfi grezzi, solfato di rame e solfato ferroso, da parte del Ministero della Sanità. Essi sono distinti in 4 classi ( I, II, III, IV) di tossicità decrescente. 1. Classe I , appartengono i presidi con principi attivi la cui DL50 (dose letale alla somministrazione orale per il 50% degli individui cavie saggiate) è inferiore a 50 mg/kg peso corporeo. Oggi appartenenti ai presidi molto tossici e tossici, la cui vendita è consentita solo a coloro muniti di certificato di abilitazione all’acquisto, rilasciata dagli organi competenti in seguito a colloquio. 2. Classe II con DL50 compresa tra 50 e 500mg/kg. Appartenenti al gruppo dei presidi nocivi. 3. Classe III quelli con una DL50 superiore ai 500mg/kg. Appartenenti al gruppo degli altri preparati. 4. Classe IV quelli con rischi trascurabili. Appartenenti agli altri preparati. Le modalità di applicazione riguardano il periodo presemina o del trapianto, o dopo la raccolta dei prodotti o durante la loro conservazione. 1. applicazione prima dell’impianto della coltura tramite fumiganti per la disinfestazione del suolo; con fungicidi ad azione selettiva interrati come polveri, liquidi, granuli, oppure diluiti nell’acqua di irrigazione. Questo tipo di applicazione prevede l’uso di grandi quantitativi di prodotto a meno che non si localizzi il prodotto solo sulle buche o nei solchi del trapianto. Si può eseguire un trattamento anche immergendo le radici in sospensioni dei fungicidi prima dell’impianto cosi da far svolgere la loro azione sistemica. La concia è il metodo usato per il trattamento del materiale propagativo e soprattutto di semi con fungicidi e battericidi; può essere fatta con polveri, sospensioni e soluzioni . Nei semi confettati si mette il fungicida nel materiale di rivestimento. Benomyl e Metalaxyl sono fungicidi sistemici Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 28 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari 2. applicazioni sulle parti aeree delle piante in riposo o in vegetazione è una delle consuete pratiche fitoiatriche , la cui efficacia dipende dalla tempestività e modalità di applicazione. Ad esempio, i trattamenti invernali (sul bruno) trovano le piante indurite e poco sensibili alla tossicità del prodotto quindi si eseguono con maggiore quantità di fungicida raggiungendo quantità anche 3 volte superiori a quelle in vegetazione (come nel caso della poltiglia bordolese o di thiram solfato di rame ) . I trattamenti di ferite su parti legnose sono trattate per spennellatura, mentre le ferite dovute a potatura tramite irrorazione. 3. applicazione post raccolta mirano alla difesa dei prodotti raccolti nel corso della loro conservazione, o per migliorarne la conservabilità. Vengono utilizzati ad esempio SO2 per sublimazione, difenile come impregnante di carte e cartoni, alboteni , thiabendazole e imazalil per irrorazione o immersione. 4. macchine per l’applicazione dei fitofarmaci , tramite impolveratrici e irroratrici; le impolveratrici sono macchine semplici costituite da una tramoggia per le polveri, da un ventilatore e da un dosatore che regola la quantità di polvere rilasciata nei condotti dell’aria, possono essere a mano o a motore, trasportate o trainate. Le irroratrici possono essere a pressione o pneumatiche. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 29 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari I principali fungicidi, la maggior parte banditi dall’uso e molti ancora soggetti a forti limitazioni : COMPOSTI INORGANICI E METALLORGANICI • • • • • sali di rame : lo ione rameico è considerato l’anticrittogamico per eccellenza , è attivo a bassissime concentrazioni su Plasmopara viticola, inibisce anche la moltiplicazione batterica e ha attività anche se bassa contro Erysiphaceae e Botritis. La poltiglia bordolese consente appunto un lento rilascio dello ione rame. I trattamenti rameici ostacolano anche l’oidio e la muffa grigia. La poltiglia bordolese si prepara miscelando CuSO4.5H2O e Ca(OH)2 versando lentamente 20 parti della soluzione di calce in 80 parti della soluzione di solfato. La velocità di miscelazione è importante ai fini della dimensione delle particelle in formazione. Bisogna tener presente che la formula di Cubani ( 1kg di solfato di rame e 1 kg di calce ) dà origine ad una miscela basica che ha caratteristiche di persistenza; mentre per accentuare la prontezza di azione bisogna puntare su miscele acide. L’ossicloruro tetraramico hanno minor adesività ma sono più semplici da preparare. Solfo e derivati inorganici del solfo, impiegato come purificatore nell’antichità, oggi si impiega come solfi sublimati, precipitati, ventilati, colloidali, micronizzati, attivati con permanganato o nero fumo, bagnabili. La loro forza deriva dalla dimensione delle particelle , dall’uso a temperature elevate, quindi si consigliano solfi fini nei periodi freddi e grossolani in quelli caldi. È molto selettivo e soprattutto contro Erysiphaceae. I polisolfuri di calcio che impastata prende una colorazione rosso rubino ; è molto adesiva attiva contro mal bianchi, fumaggini, bolla del pesco, ticchiolatura del melo e contro acari e insetti. Sali e derivati organici del mercurio, sono altamente tossici e poco selettivi, oggi non sono più consentiti. Composti organici dello stagno, come il fentin acetato e il fentin idrossido (lo stagno trifenile) si usano contro la cercosporiosi della barbabietola e la septoriosi del sedano. Composti arsenicati ora proibiti venivano usati come insetticida e contro la necrosi corticale Phomopsis viticola Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 30 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari COMPOSTI ORGANICI DI SINTESI • • • • • • • • • • • • • • Derivati dell’acido carbammico , propamobarb è un fungicida dotato di sistemicità acropeta, è usato contro Oomiceti su piante ornamentali Derivati dell’acido ditiocarbammico , prima erano usati nella lavorazione della gomma, oggi sono utili fungicidi: dimetilditiocarbammati (Thiram e Ziram) contro la bolla del pesco e nella concia dei semi; l’etilenbisditiocarbammati (zineb,Maneb, Mancozeb) contro gli Oomiceti. Idrocarburi ed alogeno derivati ; il difenile agisce in forma di vapore nei trattamenti postraccolta per impregnazione delle carte che avvolgono frutti di agrumi; il dicloropropene è un fumigante a debole attività fungicida e contro nematodi nel terreno; il bromometano è un fumigante toticida per la disinfestazione del terreno. Composti organici del fosforo il Fosethyl di alluminio, fungicida sistemico attivo su Oomiceti , le piante in seguito a questo trattamento sembra producano anche più fitoalessine; Pyrazophos , fungicida sistemico contro Erysiphaceae; Tolclofos-methyl, efficace contro Rhizoctonia. Policloronitrobenzeni Pentacloronitrobenzene, ha elevata tossicità contro Sclerotinia e Rhizoctonia (venne proibito per la presenza di diossina nei formulati); Chlorotalonin , ha un ampio spettro e poco tossico. Composti eterociclici con un eteroatomo , Tioftalimmidi (Captanper le pomacee , Captafoltossico per gli addetti alla sintesi , Folpetper la vite) contro Oomiceti , Taphrina, Venturia, Fusarium, Collectotrichum, Cercospora.. Derivati da crinolina , Chinosol e Ossochinolinato di Rame antifungina e antibatterica. Composti eterociclici con più eternatomi , Benomyl sistemico apoplastico , utile contro malattie fungine vascolari in postraccolta e in campo; nella pianta si trasforma nella forma attiva MBC (benzimidazolil-carbammato); Carbossanoilidi o Ossatine sono attivi contro basidiomiceti e basidiomicetoidi ; derivati da idrossipirimidina (Ethirimol, Dimethirimol, Bupirimate) con attività atioidica e sistemicità apoplastica; derivati da pirimidina (Triarimol, Fenarimol, Nuarimol) inibiscono la biosintesi degli steroli con alterazione della permeabilità di membrana , sono attivi contro oidi e ticchiolature; derivati da triazolo (Triadimefon, Propiconazole,Tetraconazole, .Penconazole,Triadimenol) tutti inibitori di steroli (IBS) contro oidi, ticchiolature e ruggini; derivati da piperazina (Triforina) contro oidi, moniliosi, ticchiolature e cladosporiosi; derivati da morfolina (Tridemorph, Dodemorph, Fenpropimorph) tutti IBS contro oidi e ruggini dei cereali; derivati da imidazolo(Imazalil,Prochloraz) sono IBS contro oidi e cercosporiosi, ticchiolature, mal del piede, septoriosi. Derivati da guanidina , Dodina parzialmente citotropico contro la ticchiolatura delle pomacee, si comporta come tensioattivo cationico che necessita nelle formulazioni di antischiuma anziché di bagnanti. Derivati da anilina Trifluralin è un potente erbicida e induce resistenza contro tracheomicosi; Dichloran utilizzato contro Botrytis e Sclerotinia. Fenilammidi , selettive contro Oomiceti , sistemici apoplastici ( Metalaxyl, Furalaxyl, Benalaxyl, Oxadixyl )purtroppo però inducono facilmente la comparsa di ceppi resistenti. Dicarbossimidici , immidi cicliche contro Sclerotinia e ottimi antibottritici (Vinclozolin, Procymidone, Iprodione, Chlorolinate) Acetammidi , Cymoxanil contro Oomiceti, oggi molto usato contro la peronospora della vite. Sulfonammidi , Dichlofluanide a spettro molto ampio, utilizzabile contro peronospore, oidi, muffa grigia, phomopsis viticola.. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 31 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari • • Fenoli,chinoni , Dinocap , Karathane efficace antioidico con un effetto acaricida ; veniva usato insieme allo zolfo contro l’oidio della vite; Dithianon contro Phytophtora, Colletotrichum, Venturia, Peronospora. Derivati della triazina , Anilazina è impiegato nella difesa dei tappeti erbosi. RESISTENZA AI FUNGICIDI • Caratteristiche del fenomeno : fino a non molti anni fa i principali fungicidi utilizzati erano rame e zolfo, che presentavano poca specificità; anche i fungicidi sintetici (ditiocarbammati e ftalimmidi) non presentavano azione specifica. Con l’introduzione dei fungicidi sistemici si è ricercata una selettività cellulare e biochimica con meccanismi di tossicità centrati su determinati bersagli biochimici dipendenti da singoli o pochi geni. Nella resistenza ai fungicidi ricordiamo l’esistenza di: o Resistenza di laboratorio che si evidenzia in vitro con la capacità di sviluppo in presenza del fungicida. Non sempre offre una indicazione affidabile della resistenza di campo o Resistenza di campo che si misura in campo con la riduzione o la totale perdita di efficacia del fungicida dovuto alla presenza di popolazioni del patogeno divenute resistenti. o Resistenza incrociata positiva è la resistenza acquisita nei confronti di un principio attivo che diventa valida anche per altri principi attivi. Questa è molto comune tra fungicidi dello stesso gruppo chimico cioè con lo stesso meccanismo di azione. o Resistenza doppia o multipla , un pò più rara , sorretta da geni distinti da due o più fungicidi con diverso meccanismo di azione. o Resistenza incrociata negativa , quando la stessa modificazione genetica cui è legata la resistenza ad un fungicida determina sensibilità verso uno xenobiotico; In agenti patogeni quali ad esempio Borytis, Penicillium e Venturia si è riscontrata resistenza incrociata sin da subito verso i Benzimidazolici (che interferiscono nella mitosi legandosi alla tubulina del fuso mitotico); altri patogeni come Phytophtora infestans e Plasmopara viticola verso i fenilammidi ( che agiscono inibendo l’RNA polimerasi ); per evitare e prevenire lo sviluppo di resistenze è bene seguire pochi ma utili consigli: o Usare i fungicidi miscelati con prodotti ad azione non specifica come rameici, ditiocarbammati, folpet.. o Impiegare fungicidi a rischio solo in casi di emergenza e per non più di 2-3 volte all’anno o Impiegarli in rotazione con altri prodotti o Valutare con operazioni di monitoraggio eventuali cambiamenti in atto nella resistenza per poter intervenire tempestivamente Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 32 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari MEZZI BIOLOGICI DI LOTTA CONTRO LE MALATTIE DELLE PIANTE Il sopravvento di popolazione resistenti ai fitofarmaci , le modificazioni della flora infestante hanno portato all’adozione di forme di agricoltura più rassicuranti, come la lotta biologica mediante l’intervento di organismi non compresi nel binomio OSPITE-PARASSITA. Nella lotta biologica rientra anche la lotta agronomica. • Fattori biologici naturali di limitazione dei patogeni nel terreno e sulle piante , nel terreno l’antagonismo ai patogeni si esercita con meccanismi di predazione, iperparassitismo, antibiosi, competizione per il substrato; tutto questo deve esplicarsi con maggiore efficienza nella rizosfera, dove cioè le secrezioni radicali provocano fenomeni chemiotropici sui parassiti. Con il termine di repressività è stata indicata recentemente la capacità di un terreno di ostacolare l’insediamento e il mantenimento della virulenza dei patogeni ;LE SUPERFICI EPIGEE DELLE PIANTE costituiscono ambienti fortemente soggetti a fluttuazioni di umidità , temperatura e radiazione solare cosa che porta ad una selezione naturale di poche specie batteriche che possono sopravvivere in tali condizioni ( Erwinia, Pseudomonas, Xantomonas, Flavobacterium ) e di altrettante specie fungine (Cladosporium, Alternaria). Per contrastarne lo sviluppo adottano meccanismi di competizione per il substrato e meccanismi di antibiosi. Altro metodo è quello dell’insediamento degli iperparassiti, se ne conoscono più di 80 specie solo per contrastare ruggini e oidi. • Applicazione di lotta biologica : mira al 1) mantenimento o alla ricostituzione di equilibri biologici favorevoli mediante interventi indiretti costituiti da misure agronomiche ( come lettamazioni, rotazioni, ammendamenti. Con le rotazioni si provoca una progressiva diminuzione degli inoculi. ) ; 2) alla ricostituzione di tali equilibri mediante limitatori mancanti; 3) l’impiego di limitatori in ambiente in cui essi abbiano scarse possibilità di inserimento in modo stabile. LOTTA INTEGRATA Poiché le resistenze genetiche possono essere facilmente superate da nuove razze fisiologiche , gli antiparassitari resi inefficaci da popolazioni resistenti dei patogeni oppure banditi per il loro effetti dannosi per i consumatori e per l’ambiente, è nata la necessità di ricercare combinazioni di metodi di lotta diversi e complementari ad efficacia singola parziale , cioè di affidarsi alla lotta integrata. Esistono diversi metodi che si avvalgono di tale lotta. I più semplici sono rappresentati da: • Combinazione di trattamenti chimici e termici nella disinfezione dei bulbi • Combinazione di resistenze genetiche parziali • Bassi dosaggi di fungicidi e di antagonisti resistenti ai medesimi nella lotta a tracheofusariosi del garofano • Areazione notturna delle serre associata ad un ridotto numero di trattamenti fungicidi contro la muffa grigia del pomodoro e della fragola Ben più complessi sono i sistemi globali di lotta integrata in cui tutte le fasi del ciclo produttivo ( come la scelta della coltura , rotazione, trattamento del seme , densità di semina e di raccolta, concimazione, irrigazione, diserbo, ecc.) sono gestite in modo da minimizzare l’impatto dei patogeni. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 33 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari TERAPIA Si intende in senso stretto la lotta attuata con interventi in grado di 1) eliminare i sintomi e ripristinare la normale funzionalità di piante o parti di esse (cosa quasi impossibile da attuare in quanto raramente i sintomi sono totalmente reversibili) . 2) eliminare il patogeno presente nella pianta prima del manifestarsi dei sintomi (ciò è possibile in molte malattie durante le fasi di latenza). Il termine terapia si riferisce anche agli interventi che bloccano il progredire della malattia anche quando i sintomi siano già manifesti in modo irreversibile, limitando così i danni e consentendo lo sviluppo di tessuti e organi sani. • Termoterapia • Terapia con coltura di apici meristematici e tessuti riproduttivi • Chemioterapia IMPIEGO DELLA RESISTENZA Resistenza genetica L’impiego della resistenza è il metodo più sicuro ed economico contro le malattie delle piante. • Fonti di resistenza : applicata in modo sistematico e scientifico nell’ambito di varietà comunemente coltivate , la selezione ha consentito di ottenere linee di svariate specie agrarie con un buon livello di resistenza verso alcune malattie (tracheofusariosi del pomodoro, del lino). La scoperta della natura genetica e dell’eredità mendeliana della resistenza ha dato nuovo impulso all’introduzione di resistenze mediante ibridazione tra varietà coltivate e specie selvatiche affini che erano resistenti in natura. La pressione esercitata dal patogeno è necessaria non solo per la selezione , ma anche per il mantenimento della stessa resistenza. La durata dell’interazione necessaria per la selezione di popolazioni di piante resistenti in natura è molto variabile anche in funzione del tipo di gamia delle piante. Il persistente utilizzo di ditiocarbammati nel corso della selezione per il miglioramento genetico del garofano (ad esempio) in Italia ha impedito il mantenimento di caratteri di resistenza all’Eterosporium . Con le moderne tecniche di selezione dei geni di resistenza disponibili si sono ridotti i tempi lunghi che lunghi della selezione naturale. Per ottenere caratteri di resistenza naturalmente non presenti si può fare ricorso a trattamenti mutageni applicati a piante intere, oppure ai soli organi di moltiplicazione , o meglio ancora al polline o a varianti monoclinali prodotti nel corso della coltura in vitro (callicloni, somacloni, protocloni) • Tipi di resistenza genetica : la resistenza dipende da un notevole numero di sistemi genetici di varia complessità. Può essere determinata a livello di nucleo o di citoplasma , può essere dominante o recessiva, può dipendere dall’interazione con altri geni (epistatici, inibitori, oligogeniche ). Alcune resistenze dipendono da uno o pochi alleli (resistenze mono oligogenetiche ), altre da un complesso di fattori e si comportano come caratteri quantitativi (resistenze polifattoriali).le resistenze oligogenetiche risultano efficaci perché non facilmente influenzabili da fattori ambientali , ma di contro sono poco durevoli; nella maggior parte dei casi i geni di resistenza esercitano sul parassita una pressione di selezione che in tempi brevi determina la comparsa di nuove razze fisiologiche (caso verificatosi per la peronospora della patata).Le resistenze mono e oligogenetiche sono dette verticali mentre quelle poligeniche sono dette orizzontali. Queste ultime sono caratterizzate da assenza di reazioni differenziali (come ad esempio la presenza o assenza di RI) tra genotipi dell’ospite e genotipi del parassita, presentano livelli bassi di efficacia ma hanno validità generale verso tutte le razze di un determinato patogeno e sono pertanto stabili. Purtroppo con l’aumentare dei geni di resistenza diminuisce il loro apporto specifico e le interazioni differenziali finiscono con l’essere mascherate. La resistenza parziale dell’orzo verso PUCCINIA HORDEI è dovuto alla Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 34 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari • • riduzioni della frequenza di infezione , del lungo periodo di incubazione e del numero di spore prodotte . tra tutti questi fattori solamente il periodo di incubazione funge da carattere discriminante della virulenza delle razze. Metodi di selezione e trasferimento delle resistenze alle malattie : la selezione di fenotipi di piante resistenti richiede di mettere a punto metodi di inoculazione. Questa è un’operazione molto delicata soprattutto quando le resistenze da vagliare sono quelle di tipo orizzontale (cioè quantitativo) perché l’esito delle inoculazioni è fortemente influenzato dall’entità dell’inoculo e dal grado di recettività e predisposizione delle piante. Un altro metodo è quello di applicare le tossine direttamente su popolazioni di piante o colture di cellule o tessuti con il risultato che talvolta la resistenza selezionata a livello cellulare non viene espressa nell’intera pianta. Il metodo più convenzionale di trasferimento di geni per la costituzione di cultivar resistenti consiste nell’incrocio… Forme di impiego della resistenza genetica : CULTIVAR RESISTENTI rappresentano la forma più comune di utilizzazione delle resistenze genetiche verso funghi, batteri, e virus che ovviano al problema degli enormi costi che comportano pratiche quali utilizzo di antivirali o disinfezione del terreno . IBRIDI RESISTENTI DI PRIMA GENERAZIONE legati a geni dominanti facilmente esprimibili in eterozigoti di prima generazione (F1) ; sono molto utilizzati in orticoltura e nel settore cementiero. MULTILINEE cioè miscele di linee agronomicamente simili ma differenti nei geni di resistenza verticale di cui sono portatrici (isolinee). Le multilinee sono ottenibili introducendo separatamente in un’unica varietà diversi geni di resistenza. Ne è un esempio una cultivar multilinea di grano impiegato in Olanda contro la ruggine gialla che contiene in ugual misura 5 isolinee costituite per incrocio di una cultivar con alte prestazioni agronomiche con altrettante cultivar dotate di distinti geni di resistenza . ciascun ibrido è stato quindi reincrociato e selezionato per più generazioni fino ad ottenere le 5 linee fenotipicamente simili tra loro ed alla cultivar di partenza , ma portatrici di geni diversi. Per ora l’impiego delle multilinee è limitato ai cereali. VARIETA’ COMPOSTE sono incroci in tutte le possibili combinazioni di varietà di specie allogame con diversi geni di resistenza successivamente coltivati come popolazione mista. PORTAINNESTI RESISTENTI ai parassiti adottati da tempo nelle specie legnose (nella vite contro la fillossera, negli agrumi contro PHYTOPHTORA, nei frutteti contro i marciumi radicali). Ci si può avvalere di questa tecnica contro malattie che interessano il pomodoro in serra o la melanzana, cetriolo, melone. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 35 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Resistenza indotta La PREDISPOSIZIONE è la misura della variazione di resistenza determinata da fattori esterni ed è possibile modificarla e indurre resistenza alle malattie agendo quindi sulla TEMPERATURA, UMIDITà , NUTRIZIONE , ORGANISMI E VIRUS ASSOCIATI ..ECC. • Con metodi fisici e chimici questo tipo di lotta è adottato frequentemente ( ne sono esempi l’indurimento delle piante tramite ridotto apporto idrico, abbassamento della temperatura o la riduzione degli apporti di azoto…; per esempio la somministrazione di sali di calcio favorisce la costituzione di composti peptici particolarmente resistenti all’azione degli enzimi dei parassiti;ecc.). • Con mezzi biologici : metodo che si basa sul fatto che le infezioni in una determinata parte della pianta sono seguite da acquisizioni di resistenza in parti limitrofe o anche a distanza; in questo senso si è cercato di affinare tecniche di immunizzazione o premunizione delle piante con l’impiego di ceppi non virulenti di patogeni. Si è scoperto inoltre che alcune specie si prestano più facilmente di altre ad essere immunizzate (come il tabacco e le cucurbitacee ) . I pericoli di questa pratica sono 1) la possibile azione sinergica del ceppo leve con altre specie virali che infettassero la coltura successivamente e 2) la diffusione di eventuali mutanti gravi del ceppo virale lieve. Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 36 AgrariaFree - Facoltà di Agraria di Sassari Riferimenti bibliografici: • Matta A.1996, FONDAMENTI DI PATOLOGIA VEGETALE, Patron editore • Appunti delle lezioni Appunti di patologia vegetale - Facoltà di Agraria di Sassari 37
