I FUNGHI MICORRIZICI IN STUDI ECOTOSSICOLOGICI: IMPATTO SUL SUOLO DI FUNGICIDI, INSETTICIDI ED ERBICIDI
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Vol. 2, n. 1-2, 49-64
I FUNGHI MICORRIZICI IN STUDI ECOTOSSICOLOGICI:
IMPATTO SUL SUOLO DI FUNGICIDI, INSETTICIDI ED ERBICIDI
M. Giovannetti*, A. Turrini*, P. Strani*, C. Sbrana**, L. Avio**, B. Pietrangeli***
* Università di Pisa, Dipartimento Biologia delle Piante Agrarie, Settore Microbiologia
** CNR, Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria UO Pisa
*** ISPESL, Dipartimento Insediamenti Produttivi ed Interazione con l’Ambiente
SINTESI
Il monitoraggio biologico del suolo è rivolto alla valutazione della qualità dello stesso mediante
l’utilizzazione di organismi viventi, sia in prove di tossicità in laboratorio, sia nel loro ambiente naturale. Il
biomonitoraggio del suolo permette di valutare l’effetto biologico legato alla frazione biodisponibile delle
sostanze contaminanti e, come tale, riveste un ruolo primario per definire criteri di qualità nelle
operazioni di bonifica dei siti contaminati (DM 471/99) o, più in generale, nella valutazione della qualità
dei suoli, agrari e naturali, sottoposti a rischio di contaminazione.
I funghi micorrizici arbuscolari (MA), svolgendo un ruolo fondamentale per la conservazione della fertilità dei
suoli, possono essere considerati i principali microrganismi non-target da monitorare nelle valutazioni di
impatto ambientale dei pesticidi utilizzati in agricoltura. La sperimentazione ha avuto come obiettivo generale
la validazione di un sistema modello che prevede l’utilizzazione del fungo MA Glomus mosseae come
organismo indicatore di impatto delle sostanze chimiche applicate al suolo, e di conseguenza del rischio
tossicologico collegato all'inquinamento antropico degli ecosistemi del suolo. Le prove sperimentali hanno
mostrato come la germinazione delle spore e/o la crescita del micelio di G. mosseae sono influenzate
negativamente dalla maggior parte dei prodotti saggiati ed, in alcuni casi, a concentrazioni molto più basse di
quelle consigliate per l’utilizzazione in campo (ormesi). I risultati della ricerca suggeriscono che G. mosseae
può rappresentare un valido indicatore sia per la valutazione dell’impatto ambientale dei pesticidi e di altri
inquinanti, sia per fornire indicazioni utili per lo sviluppo di nuovi principi attivi a basso impatto ambientale.
(Parole chiave: bioassessment del suolo, funghi micorrizici, pesticidi, qualità del suolo, funghi benefici del suolo )
BOW PO/base indexing:
EUOSHA - OSH: Fungi (28681C), Herbicides (38041E), Pesticides (37601D), Toxicity testing (27001D), Environmental
pollutants (05521E), Farms (58081C)
CIS: Ecotoxicology (Sepe), Fungi (Fap), Insecticides (Giapi), Herbicides (Giaw), Agricultural chemicals (Gia), Agriculture
(Xad), Pollutant burden (Yep), Pollution control (Sep)
ATECO: Agriculture, hunting and related service activities (01), Forestry, logging and related service activities (02),
Manufacture of chemicals and chemical products (24)
EUOSHA - OSH: Funghi (28681C), Erbicidi (38041E), Pesticidi (37601D), Analisi di tossicità (27001D), Inquinanti
ambientali (05521E), Aziende agricole (58081C)
CIS: Ecotossicologia (Sepe), Funghi (Fap), Insetticidi (Giapi), Erbicidi (Giaw), Prodotti chimici agricoli (Gia), Agricoltura
(Xad), Carico di agenti inquinanti (Yep), Controllo dell'inquinamento
ATECO: Agricoltura, caccia e relativi servizi (01), Silvicoltura e utilizzazione di aree forestali e servizi connessi (02),
Fabbricazione di prodotti chimici e di fibre sintetiche e artificiali (24)
Valutato e accettato: 27/03/2006 da Giovanni Alfredo Zapponi; 10/04/2006 da Laura Mancini
[ 49 ]Prevenzione Oggi - Gennaio/Giugno 2006
INTRODUZIONE
Lo sviluppo di tecniche utili alla conoscenza del suolo, per quanto riguarda i comparti ecotossicologico e
biologico, è attività di ricerca relativamente recente. Soltanto negli ultimi anni, infatti, è stata sancita con
studi a livello mondiale l’importanza della biodiversità nell’ecologia dell’ecosistema suolo e, soltanto a
metà degli anni ’90, ricercatori a livello internazionale hanno proposto una caratterizzazione dei suoli
basata sul biomonitoraggio. Il monitoraggio biologico del suolo (definito anche con il termine di
biomonitoraggio) è rivolto alla valutazione della qualità del suolo mediante l’utilizzo di organismi viventi.
Questi ultimi possono essere utilizzati in laboratorio nelle prove di tossicità oppure osservati nel loro
ambiente naturale e rappresentare indicatori delle condizioni ambientali (bioassessment) 1.
La caratterizzazione chimica del suolo, infatti, non consente, da sola, di esprimere valutazioni relative al
pericolo per gli organismi viventi; è necessario pertanto ricorrere agli strumenti biologici ed
ecotossicologici per una valutazione complessiva. L’effetto biologico è legato alla frazione biodisponibile
delle sostanze contaminanti che, a sua volta, dipende dalle sostanze chimiche presenti e dalle condizioni
ambientali. Questa consapevolezza spinge alla necessità di utilizzare anche il monitoraggio biologico per
una corretta valutazione del pericolo derivante dalla contaminazione del suolo.
In particolare si è delineata con chiarezza la necessità di individuare alcuni sistemi di indicatori in grado di
esprimere criteri di qualità per la matrice suolo da utilizzare come standard nelle operazioni di bonifica 2
o, più in generale, nella valutazione della qualità dei suoli sottoposti a rischio di contaminazione 3.
Gli organismi utilizzati come strumenti di indagine del biomonitoraggio devono presentare una specifica
sensibilità verso determinati fattori di disturbo ambientale e vengono definiti nel complesso
“biosensori”. Un biosensore, a seconda delle specifiche caratteristiche, può essere impiegato come
bioindicatore o come bioaccumulatore. Più organismi insieme possono essere utilizzati quali
bioindicatori, in particolare modo quando i fenomeni inquinanti determinano variazioni misurabili a livello
di ecosistema o di comunità. È prassi ormai consolidata il valutare la tossicità di matrici complesse quali
quelle ambientali mediante una batteria di bioindicatori, allo scopo di analizzare il più ampio spettro di
effetti su organismi con risposte differenti ai vari composti presenti nelle matrici.
Potenzialità applicative dei funghi micorrizici arbuscolari in studi ecotossicologici
Negli agroecosistemi i microrganismi svolgono un ruolo fondamentale per la conservazione della fertilità
dei suoli. I microrganismi biofertilizzanti più importanti sono rappresentati dai funghi micorrizici arbuscolari
(MA), che stabiliscono simbiosi mutualistiche con le radici della maggior parte delle piante agrarie 4, 5.
I funghi MA sono considerati elementi fondamentali per la nutrizione delle piante, poiché le loro ife sono
capaci di estendersi per molti metri nel terreno e di assorbire e traslocare alle radici sia i macro- che i
micronutrienti presenti nel suolo 6. Recentemente è stato dimostrato che i funghi simbionti, oltre ad
assorbire e traslocare nutrienti minerali alla pianta ospite, hanno l’importante funzione di ridistribuzione
delle risorse energetiche all'interno delle comunità vegetali, mediante lo sviluppo di reti fungine che
dalle radici si espandono tridimensionalmente nel terreno e che collegano tra loro piante diverse 7. Il
meccanismo di formazione delle reti é rappresentato dalla capacità delle ife di formare anastomosi con
ife originate da altri individui fungini compatibili, dando luogo così a reti di lunghezza indefinita 8.
La riduzione o addirittura la scomparsa dei propaguli fungini micorrizici, in seguito ad alcune pratiche
colturali dei sistemi agrari convenzionali, come l’applicazione sul terreno di chemicals - fertilizzanti,
erbicidi e fungicidi - rappresenta un indicatore della diminuita stabilità del sistema pianta-suolo 9, 10. Di
conseguenza, i funghi MA possono essere considerati i principali microrganismi non-target da
monitorare nelle valutazioni di impatto ambientale dei chemicals utilizzati in agricoltura.
[ 50 ] La sperimentazione ha avuto come obiettivo generale la valutazione della possibilità di utilizzazione del
fungo simbionte micorrizico Glomus mosseae come organismo indicatore di impatto dei chemicalsImpatto di pesticidi su funghi benefici del suolo
applicati al suolo, e di conseguenza del rischio tossicologico collegato all’inquinamento antropico degli
ecosistemi del suolo. La ricerca è stata articolata nei seguenti punti:
• messa a punto di un modello sperimentale per la valutazione della sensibilità di Glomus mosseae a
pesticidi presenti nel substrato di crescita;
• utilizzazione del modello sperimentale per lo screening di pesticidi. Sono state valutate la
percentuale di germinazione delle spore e la lunghezza del micelio fungino durante la fase di crescita
pre-simbiotica di Glomus mosseae.
1. MATERIALI E METODI
1.1 Materiale fungino
Gli esperimenti sono stati condotti sul fungo micorrizico arbuscolare Glomus mosseae (IMA1)
proveniente da colture conservate presso il Dipartimento di Biologia delle Piante Agrarie dell’Università
di Pisa. La scelta della specie fungina più adatta per i test di impatto ambientale è ricaduta su G.
mosseae in quanto diffuso in tutto il mondo e presente in grande abbondanza negli ecosistemi agrari 4. Il
terreno della “pot culture” (coltura in vaso del fungo micorrizico con una pianta ospite) è stato sospeso
in acqua, fatto decantare e filtrato attraverso una serie di setacci con luce compresa tra 100 e 500 micron
per almeno 5 volte. Dal materiale recuperato dai setacci sono stati successivamente isolati gli
sporocarpi da utilizzare per i saggi in piastra.
1.2 Pesticidi saggiati
I formulati commerciali, i corrispondenti principi attivi e le concentrazioni usate nel presente lavoro sono
riportati in tabella 1.
[ Nome commerciale
TABELLA 1 - Formulati commerciali e principi attivi utilizzati nella presente ricerca
Percentuale e nome del principio attivo Dosi (mg/l) di principio attivo applicate^
]
Crittox MZ 80 80.0 Mancozeb 3.200 1.600 800 400
Pomarsol Z Wg 81.0 Ziram 146 73 36 18 9
Ramid 30 Pb 30.0 Rame idrossido 108 54 27 14 7
Plantvax 20 E 20.0 Ossicarbossina 300 150 75 38
Rovral 50.0 Iprodione 750 375 188 94
Aliette 80.0 Fosetil Al 1600 800 400 200
Ridomil 5 G 5.0 Metalaxyl 123 62 31 15
Biofox C * Fusarium oxysporum 251/2RB 92.320 46.160 23.080 11.540
Basel FL 45.0 Terbutilazina 81 41 20 10 5
Risolutiv 30.4 Glifosate 73 36 18 9
Agritox Dry 800 88.8 Mcpa 21 11 5 3 1
Disetalin L 31.7 Pendimetalin 76 38 19 10 5
Aric 480 L.S. 40.3 Dicamba 10 5 2 1 1
Delfin 6.4 Bacillus thuringensis Sa 11 4 2 1 0.5 0
* 105 propagules /mg; ^ propagules /ml per Biofox C
[ 51 ]Prevenzione Oggi - Gennaio/Giugno 2006
2. RISULTATI
2.1 Modello sperimentale
Per analizzare l’impatto dei pesticidi sui funghi simbionti benefici (non-target) è stato messo a punto un
modello sperimentale, che si basa sul “sistema sandwich” utilizzato per studiare i primi stadi del ciclo
vitale dei funghi micorrizici arbuscolari 11, 12. Gli sporocarpi isolati dal terreno sono stati raccolti e posti su
membrane di esteri di cellulosa (Millipore). Ad ogni membrana, contenente 14 sporocarpi, è stata
sovrapposta un’altra membrana; i sandwich così ottenuti sono stati posti in piastre Petri contenenti
quarzo sterile, ed incubati a 25 °C al buio, in presenza della sostanza chimica da testare (figura 1). Dopo
10 giorni le membrane sono state rimosse dal quarzo, aperte e controllate per la germinazione delle
spore e la crescita del micelio, utilizzando una colorazione a base di Trypan blue (0,05% in acido lattico).
I risultati della ricerca hanno mostrato che il fungo simbionte Glomus mosseae risponde in maniera
differenziale alle diverse sostanze chimiche saggiate e nei due diversi stadi del suo ciclo vitale studiati, la
germinazione delle spore quiescenti e la crescita del micelio.
FIGURA 1 - Sistema sperimentale per la valutazione dell’impatto di pesticidi sui funghi micorrizici arbuscolari
Allestimento delle membrane contenenti gli sporocarpi
Incubazione degli sporocarpi in piastre Petri
Colorazione delle membrane per la verifica della germinazione
e della crescita degli sporocarpi al microscopio
[ 52 ]Impatto di pesticidi su funghi benefici del suolo
2.2 Effetti sulla germinazione delle spore
Per quanto riguarda la germinazione delle spore quiescenti, i principi attivi (p.a.) ad azione fungicida
Rame idrossido e Mancozeb hanno mostrato effetti di inibizione completa, anche alle minime dosi
testate (tabella 2).
Il fungo G. mosseae ha mostrato una risposta dose-effetto nei confronti del p.a. ad azione fungicida
Ziram (figura 2 a). La sensibilità del fungo allo Ziram si è rivelata piuttosto elevata: anche dosi minime di
principio attivo erano in grado di dimezzare la capacità germinativa delle spore, che era completamente
inibita a partire dalla dose di 36 mg/l.
La risposta dose-effetto era molto evidente in presenza dei p.a. ad azione fungicida Ossicarbossina e
Iprodione. Anche in presenza di concentrazioni elevate di p.a., corrispondenti alle dosi comunemente
utilizzate in campo, la germinazione delle spore non era mai completamente inibita.
[ TABELLA 2 - Effetto di sostanze ad azione fungicida sulla germinazione degli sporocarpi di Glomus mosseae
Principio attivo mg/l Germinazione (%) Limiti di confidenza della media (95%)
]
Rame idrossido 0 42.9 31,1 55,2
6,8 0 0 5,1
13,6 0 0 5,1
27,2 0 0 5,1
54 0 0 5,1
108 0 0 5,1
Mancozeb 0 88.0 75,7 95,5
400 0 0 7,1
800 0 0 7,1
1600 0 0 7,1
3200 0 0 7,1
Ossicarbossina 0 56,0 41,3 70,0
37,5 46,0 31,8 60,7
75,0 33,0 19,5 46,7
150,0 9,0 2,2 19,2
300,0 4,0 0,5 13,7
Iprodione 0 79,0 69,7 86,5
93,8 79,0 69,7 86,5
187,5 60,0 49,7 69,7
375,0 68,0 58,0 77,0
750,0 45,0 35,1 55,3
[ 53 ]Prevenzione Oggi - Gennaio/Giugno 2006
FIGURA 2 - Percentuale di germinazione (a) e crescita miceliare (b) di sporocarpi di Glomus
mosseae in presenza di dosi crescenti del principio attivo Ziram, ad azione fungicida
60 a
50
Germinazione spore (%)
40
30
20
10
0
0 50 100 150
Concentrazione di principi attivi (mg/l)
70 b
60
Crescita ifale (mm)
50
40
30
20
10
0
0 50 100 150
Concentrazione di principi attivi (mg/l)
I principi attivi ad azione fungicida Fosetil Al e Metalaxyl non mostravano effetti sulla percentuale di
germinazione delle spore, che non differiva da quella del controllo (tabella 3).
Il prodotto antifungino per la lotta biologica a base di Fusarium oxysporum non mostrava effetti sulla
germinazione delle spore. Infatti, la percentuale di germinazione variava dall’82 all’88% anche alle dosi
più elevate, e non era statisticamente diversa dal controllo (81%) (tabella 4).
Analogamente, l’altro prodotto per il controllo biologico ad azione insetticida a base di Bacillus
thuringensis non ha mostrato alcuna azione inibitoria sulla germinazione delle spore di G. mosseae
(tabella 4).
[ 54 ]Impatto di pesticidi su funghi benefici del suolo
[Principio attivo
TABELLA 3 - Effetto di sostanze ad azione fungicida sulla germinazione degli
sporocarpi di Glomus mosseae e sulla crescita del micelio prodotto
mg/l Germinazione Limiti di confidenza Crescita ifale
]
(%) della media (95%) (mm)
Fosetil Al 0 79,0 64,0 88,5 68,9 ± 4,9
200,0 82,0 68,6 91,4 n.d.
400,0 86,0 73,3 94,2 n.d.
800,0 80,0 66,3 90,0 71,2 ± 3,5
1.600,0 70,0 55,3 80,5 30,0 ± 7,7
Metalaxyl 0 79,0 64,0 88,5 68,9 ± 4,9
15,5 90,0 78,2 96,7 n.d.
31,0 89,0 75,7 95,5 n.d.
62,0 79,0 66,3 90,0 n.d.
124,0 83,0 68,6 91,4 120,6 ± 14,2
[Principio attivo mg o Germinazione Limiti di confidenza Crescita ifale
]
TABELLA 4 - Effetto di prodotti utilizzati nella lotta biologica, a base di Fusarium oxysporum e Bacillus thuringensis,
sulla germinazione degli sporocarpi di Glomus mosseae e sulla crescita del micelio da essi prodotto
propaguli/l (%) della media (95%) (mm)
Bacillus thuringensis 0 42,9 31,1 55,3 54,3 ± 4.8
0,2 38,1 32,1 56,7 70,5 ± 10,5
0,4 59,2 46,2 70,6 93,7 ± 9,4
0,8 54,2 41,2 65,7 45,0 ± 8,3
2 61,4 49,0 72,8 80,5 ± 9,8
4 84,3 73,6 91,9 98,0 ± 2,5
Fusarium oxysporum 0 81,0 66,3 90,0 68,9 ± 4,9
1,1E+08 82,0 68,6 91,4 n.d.
2,3E+08 86,0 73,3 94,2 n.d.
4,6E+08 88,0 75,7 95,5 n.d.
9,2E+08 86,0 73,3 94,2 95,9 ± 7,9
I principi attivi ad azione erbicida Terbutilazina, Glifosate, MCPA, Pendimetalin e Glufosinate non hanno
mostrato evidenti effetti sulla germinazione delle spore del fungo, anche alle dosi più elevate (tabella 5).
[ 55 ]Prevenzione Oggi - Gennaio/Giugno 2006
[ TABELLA 5 - Effetto di sostanze ad azione erbicida sulla germinazione degli sporocarpi di Glomus mosseae
Principio attivo Concentrazione (mg/l) Germinazione (%)
]
Limiti di confidenza della media (95%)
Terbutilazina 0 74,3 62,4 84,0
5,2 50,0 37,8 62,2
10 58,6 46,2 70,2
20,4 52,9 40,6 64,9
40,4 76,8 65,1 86,1
81,2 55,7 43,3 67,6
Glifosate 0 74,3 62,4 84,0
4,4 80,0 68,7 88,6
9,2 95,7 88,0 99,1
18,4 66,7 55,0 78,8
36,4 84,3 73,6 91,9
72,8 82,9 72,0 90,8
MCPA 0 74,3 62,4 84,0
1,2 87,0 76,7 93,9
2,8 70,0 57,9 80,4
5,2 92,7 82,4 98,0
10,8 64,3 51,9 75,4
21,2 50,8 37,5 64,1
Pendimetalin 0 75,7 63,99 85,17
4,8 68,6 56,37 79,15
9,6 43,0 31,74 56,70
19,2 42,3 30,61 54,56
38 58,6 46,17 70,23
76 47,1 35,09 59,45
Glufosinate 0 75,7 63,99 85,17
8,8 50,0 37,80 62,20
17,6 58,6 46,17 70,23
35,2 37,1 25,89 49,52
70 27,1 17,20 39,10
140 47,1 35,09 59,45
2.3 Effetti sulla crescita del micelio
Per quanto riguarda la crescita del micelio, sono stati saggiati i seguenti principi attivi ad azione
fungicida: Ziram, Iprodione, Fosetil Al.
Il fungo G. mosseae ha mostrato una risposta dose-effetto nei confronti del fungicida Ziram, analoga a
quella relativa alla germinazione delle spore (figura 2 b). La sensibilità del fungo allo Ziram si è rivelata
piuttosto elevata: anche dosi minime di principio attivo erano in grado di ridurre drasticamente la crescita
miceliare, che era completamente inibita a partire dalla dose di 36 mg/l.
[ 56 ] Il principio attivo Iprodione ha indotto una evidente risposta dose-effetto, in accordo con i risultati dellaImpatto di pesticidi su funghi benefici del suolo
germinazione (figura 3). Il principio attivo Fosetyl Al induceva una risposta dose-effetto meno evidente
(tabella 3).
Il prodotto per il controllo biologico ad azione fungicida a base di Fusarium oxysporum non mostrava effetti
sulla crescita del micelio. Analogamente, il prodotto biologico ad attività insetticida a base di Bacillus
thuringensis non ha mostrato alcuna azione inibitoria sulla crescita miceliare di G. mosseae (tabella 4).
I principi attivi ad azione erbicida Terbutilazina, Glifosate e MCPA mostravano una marcata azione inibitoria
nei confronti della crescita del fungo G. mosseae. La crescita miceliare del fungo mostrava una chiara
risposta dose-effetto solamente in presenza del principio attivo ad azione erbicida Pendimetalin (figura 4).
FIGURA 3 - Crescita miceliare del fungo arbuscolare Glomus mosseae in presenza di dosi crescenti
del principio attivo Iprodione, ad azione fungicida
Iprodione
80
Crescita ifale (mm)
60
40
20
0
800
0 200 400 600
Concentrazione di principi attivi (mg/l)
FIGURA 4 - Crescita miceliare del fungo arbuscolare Glomus mosseae in presenza di dosi crescenti
di principi attivi diversi, ad azione erbicida
MCPA Glifosate
70 70
Crescita ifale (mm)
60 60
Crescita ifale (mm)
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
0 1,2 2,8 5,2 10,8 21,2 0 4,4 9,2 18,4 36,4 72,8
Concentrazione di principi attivi (mg/l) Concentrazione di principi attivi (mg/l)
[ 57 ]Prevenzione Oggi - Gennaio/Giugno 2006
Terbutilazina Pendimetalin
70 120
60
Crescita ifale (mm)
100
Crescita ifale (mm)
50
80
40
30 60
20 40
10
20
0
0 5,2 10,0 20,4 40,4 81,2 0
0 4,8 9,6 19,2 38,0 76,0
Concentrazione di principi attivi (mg/l) Concentrazione di principi attivi (mg/l)
3. DISCUSSIONE
Il sistema sperimentale utilizzato ha permesso di saggiare l’impatto di un alto numero dei più importanti
prodotti chimici utilizzati in agricoltura nei confronti di un organismo benefico non-target - il fungo
micorrizico Glomus mosseae - che stabilisce simbiosi con la maggior parte delle specie coltivate, ed è
ampiamente diffuso in tutto il mondo negli ecosistemi agrari, rappresentando un fattore fondamentale
per la fertilità biologica dei suoli 4,5.
È importante puntualizzare che il sistema prevede che i funghi MA siano coltivati in assenza delle piante
ospiti, in modo da svincolare la risposta dei simbionti da quella degli altri componenti dell’ecosistema
suolo, in quanto in condizioni naturali esistono interazioni molto complesse tra pesticidi, piante ospiti e
funghi MA che rendono difficile la valutazione degli effetti su un singolo organismo. In letteratura è infatti
riportato che le alterazioni indotte dai pesticidi sullo stato di salute e sulla fisiologia delle piante hanno
importanti ripercussioni sui simbionti fungini 13-15. Inoltre è stato osservato che la risposta dei funghi
micorrizici ai trattamenti chimici può essere influenzata dalla diversa specie di pianta ospite 16. Talvolta la
presenza di una simbiosi micorrizica funzionale può anche diminuire l’incidenza delle malattie
iatrogeniche, ovvero causate dall’uso errato dei pesticidi 17-19. I funghi MA stabiliscono rapporti molto
stretti non solo con le piante ma anche con gli altri componenti della microflora tellurica: alcuni
microorganismi del terreno sembrano svolgere un ruolo importante nel regolare la crescita e la
colonizzazione radicale da parte dei funghi MA 20,21. Secondo alcuni autori la presenza di pesticidi può
determinare cambiamenti nelle interazioni che avvengono tra i diversi organismi e microrganismi che
vivono nel terreno, dovuti a tossicità differenziale nei confronti di tali organismi 22,23.
Nel sistema sperimentale utilizzato le valutazioni sono state effettuate osservando gli effetti a
concentrazioni vicine a quelle cui vengono effettuati nella pratica i trattamenti e confrontando questi dati
con quelli presenti in letteratura. Ciò in quanto la dose di campo è nociva per i funghi patogeni, ed è
quindi possibile valutare il grado di sensibilità del fungo micorrizico rispetto agli organismi target. Inoltre
è plausibile ritenere che la concentrazione raggiunta da un fitofarmaco nei microambienti in cui sono
presenti i funghi MA, sia proporzionale a quella alla quale vengono effettuati i trattamenti. In virtù della
complessità dell’ecosistema suolo, è comunque molto difficile determinare le concentrazioni di
pesticida a cui sono effettivamente sottoposti i funghi MA.
I risultati ottenuti suggeriscono che il fungo micorrizico G. mosseae può rappresentare un valido
indicatore ai fini della valutazione di impatto ambientale dei pesticidi utilizzati in agricoltura 24. Infatti la
germinazione delle spore e/o la crescita del micelio di G. mosseae sono influenzate negativamente dalla
[ 58 ] maggior parte dei prodotti saggiati. In alcuni casi, concentrazioni molto più basse di quelle consigliateImpatto di pesticidi su funghi benefici del suolo per l’utilizzazione in campo (fino ad 1/8), hanno mostrato attività tossica nei confronti del fungo benefico non-target. In letteratura sono noti effetti inibitori di alcuni ditiocarbammati (Ziram e Mancozeb) sulla colonizzazione delle radici da parte del fungo e sulla produzione di spore 25,26. I dati di letteratura e quelli derivati dagli esperimenti effettuati in questo lavoro, suggeriscono che vi sia una diversa sensibilità ai pesticidi da parte dei funghi MA nelle varie fasi del ciclo biologico. In particolare la crescita presimbiotica potrebbe rappresentare una fase particolarmente suscettibile, dato che essa avviene all’esterno dell’ospite e pertanto il fungo si trova a diretto contatto con i residui presenti nella soluzione circolante. Tale ipotesi potrebbe anche spiegare la dipendenza dei risultati ottenuti da altri autori per altri pesticidi, in funzione dei diversi periodi di applicazione 16-27. La riduzione di germinazione e crescita in presenza di Ossicarbossina osservata nel presente lavoro risulta in accordo con le osservazioni in planta, che riportano diminuzione della capacità di assorbimento del fosforo e della percentuale di colonizzazione da parte del fungo micorrizico 20-28. Il minor effetto negativo determinato da Iprodione sui funghi MA suggerisce che l’impatto di tale prodotto, dotato di meccanismi di azione specifici, sia ridotto nei confronti degli organismi non-target. È stato infatti osservato come, Iprodione non determini effetti nocivi nei confronti di Bacillus pumilus e di Bacillus amyloliquefaciens, antagonisti di Botrytis cinerea, e come invece sviluppi con essi effetti sinergici nel controllo della muffa grigia 29. Per quanto riguarda il Fosetil Al, anche i lavori precedenti indicano che il prodotto non presenta tossicità nei confronti dei funghi MA, ma, al contrario, esercita azione stimolante sia sull’ospite che sul simbionte, incrementando la crescita delle piante e la colonizzazione micorrizica 30,31. Nel presente lavoro, la dose più alta utilizzata ha fatto osservare un effetto fungistatico nella fase di crescita presimbiotica, che può non riflettersi su osservazioni condotte in base alla capacità di infezione e funzionalità simbiotica del fungo. Alcuni autori riportano che Metalaxyl incrementa la colonizzazione radicale 32 e la lunghezza delle ife esterne, anche se provoca un minore assorbimento di fosforo per unità di lunghezza dell’ifa causato dalla diminuzione dello sviluppo dell’interfaccia pianta-fungo 31. A quest’ultimo proposito è interessante notare come questo prodotto inibisca, nei funghi patogeni, la formazione degli austori, che possono essere considerati strutture analoghe agli arbuscoli. L’incremento della colonizzazione radicale osservato, potrebbe essere determinato da effetti indiretti, dovuti ad un controllo esercitato da questo prodotto nei confronti degli antagonisti dei funghi micorrizici arbuscolari 20,21, o imputabile anche ad una azione diretta del pesticida, che si è mostrato, nel presente lavoro, capace di stimolare germinazione e crescita ifale in fase presimbiotica. Nel caso dei prodotti per la lotta biologica, a base di Fusarium oxysporum e Bacillus thuringensis, è interessante notare la loro completa mancanza di attività tossica nei confronti del fungo micorrizico G. mosseae, che non era influenzato in alcuna fase del suo ciclo vitale. Gli effetti dei microrganismi impiegati come agenti di biocontrollo nei confronti dei funghi MA sono poco studiati. Agenti di biocontrolo batterici, ad esempio Pseudomonas putida, non hanno mostrato effetti negativi sui funghi micorrizici arbuscolari ma hanno, al contrario, indotto un incremento nella produzione di spore da parte del fungo simbionte 33. Il prodotto biologico analizzato in questo lavoro è a base di un ceppo saprofita non patogeno di Fusarium oxysporum, denominato 251/2 RB nella micoteca dell’Università di Torino. Tale ceppo è stato isolato da terreno trovato naturalmente soppressivo nei confronti della tracheofusariosi del garofano e la sua attività non appare legata a produzione di tossine o metaboliti fungistatici ma, alla capacità di colonizzare l’apparato radicale della pianta instaurando, quindi, un meccanismo di competizione per i siti di infezione. Questi risultati sono molto interessanti poiché i microrganismi antagonisti rappresentano una valida alternativa all’uso dei pesticidi nell’ottica di una gestione compatibile dell’agricoltura e, in particolare, nella conduzione biologica delle colture, e la sua eventuale tossicità nei confronti di microrganismi benefici non-target come i funghi simbionti micorrizici potrebbe risultare nella perdita di fertilità biologica dei terreni e nella necessità di introdurre fertilizzanti. Il nostro sistema sperimentale, ulteriormente esteso anche allo studio degli altri inquinanti, potrebbe permettere di individuare parametri validi per la valutazione delle alterazioni nell’ecosistema suolo. Ciò [ 59 ]
Prevenzione Oggi - Gennaio/Giugno 2006
riveste notevole importanza sia per elaborare nuove metodologie utili ai fini del biomonitoraggio, sia per
la valutazione dell’impatto ambientale dei pesticidi e degli altri inquinanti e sia per fornire indicazioni utili
alla sintesi nuovi chemicals a basso impatto ambientale. Conseguentemente è necessario incrementare
le conoscenze sugli effetti dei pesticidi nei confronti degli organismi non-target, a tutti i possibili livelli:
cellulare, di popolazione, di genetica di popolazione, di interazioni tra microrganismi.
Il sistema sperimentale saggiato, per le sue caratteristiche, potrebbe risultare appropriato per elaborare
curve dose-effetto, dove è richiesto un elevato numero di dati. Anche se lo scopo della presente ricerca
non era quello di determinare le dosi di pesticidi da poter utilizzare per i biosaggi, cioè l’intervallo in cui la
risposta dose-effetto è lineare, tuttavia è stato possibile evidenziare significative relazioni dose-effetto
nelle risposte indotte dai p.a. ad azione fungicida Ossicarbossina, Propamocarb e Iprodione. Infatti per
questi principi attivi l’analisi della varianza ha mostrato che la regressione è statisticamente significativa
(valori di probabilità di F : p = 0.027, 0.068, 0.04). Inoltre l’equazione della retta di regressione mostra una
notevole significatività statistica, rappresentata dai valori di R2 rispettivamente di 0.85, 0.85, 0.8 (figura 5).
In base ai risultati ottenuti, si può ritenere questo metodo sperimentale utile a fornire una valutazione
dell’attività dei vari composti tossici nei confronti di Glomus mosseae. Bisogna però considerare che in
questo lavoro sono stati esaminati esclusivamente gli effetti acuti. Sovente, un composto tossico
capace di provocare modesti effetti di tipo acuto ma elevati effetti cronici, può risultare nocivo al pari di
un composto con elevata tossicità acuta.
FIGURA 5 - Relazione dose-effetto tra concentrazione di principio attivo (p.a.) e germinazione delle
spore di Glomus mosseae
Ossicarbossina
100
Germinazione spore (%)
80
60 y = - 0,176x + 49,4
40 R2 = 0,847
20
0
0 100 200 300 400
-20
Concentrazione di principi attivi (mg/l)
Propamocarb
100
Germinazione spore (%)
80 y = - 16,248x + 97,4
R2 = 0,8477
60
40
20
0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Concentrazione di principi attivi (mg/l)
[ 60 ]Impatto di pesticidi su funghi benefici del suolo
Iprodione
100
Germinazione spore (%)
80 y = - 0,0432x + 78,35
R2 = 0,8013
60
40
20
0
0 200 400 600 800
Concentrazione di principi attivi (mg/l)
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[ 63 ]Puoi anche leggere
