Agenti di biocontrollo: strategie applicative - Vittorio Rossi - AgroNotizie
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Vittorio Rossi
vittorio.rossi@unicatt.it
Agenti di Patogeno BCA
biocontrollo:
strategie
applicative Pianta Ambiente
Bologna, 22 novembre 2019
Prodotti fitosanitari ‘alternativi’
resistenza resistenza
proteine, aa
indotta Pianta indotta vegetali
Trichoderma oligosaccaridi
Ampelomyces
Aureobasidium funghi microbiche cerevisane
Pythium Microorganismi Sostanze
(BCA) naturali animali chitosano
Bacillus batteri
minerali rame, zolfo
bicarbonati
parassitismo Patogeno tossicità
antagonismo diretta
competizione
terpeni
Botanicals
oli essenziali
Trichoderma: principali caratteri
Ife: filamentose,
fortemente ramificate, a
rapida crescita
Fialidi: sono strutture a
forma di fiasco on cui
si formano i conidi
Conidi: di colore
https://en.wikipedia.org/wiki/
M. Jedryczka
verdastro, organi di
propagazione prodotti in
abbondanza
T.Q. Qin
P. Tang
Clamidospore: organi di
conservazione, capaci
di sopravvivere a lungo
Trichoderma: metaboliti secondari Keswani et al., 2013; Applied Microbiology and Biotechnology 98: 533-544.
Trichoderma: un genere molto complesso Druzhinina et al., Mycoscience 2006, 47:55-64
… e molto studiato
… e molto studiato
… e molto studiato
… e molto studiato
… e molto studiato
… e molto studiato
… e molto studiato
Interazioni pianta – patogeno - BCA
Interazioni pianta – patogeno - BCA
and
xInterazioni pianta – patogeno – BCA
Ciclo vitale e infettivo
Stadio bersaglio MoA
Patogeno BCA
Pianta Ambiente
Attività del patogeno
Fitness del BCA
Sfera di competenza del patogeno
Sfera di colonizzazioneInterazioni pianta – patogeno – BCA
Ciclo vitale e infettivo
Stadio bersaglio MoA
Patogeno BCA
Pianta Ambiente
Attività del patogeno
Fitness del BCA
Sfera di competenza del patogeno
Sfera di colonizzazioneMeccanismi d’azione (MoA): Trichoderma
Resistenza a Micoparassiti
stress abiotici smo
Induzione della Induzione di
crescita resistenza
Competizione
Endofitismo per spazio e
nutrienti
AntibiosiMeccanismi d’azione (MoA): Trichoderma
AntibiosiMeccanismi d’azione (MoA): Trichoderma
Druzhinina et al., 2011; Nature Reviews Microbiology 9:749-759
Micoparassitismo
Hubbard et al., 1993; Phytopathology 73:655-659
Gupta et al., 2014; Biotechnology and Biology of Trichoderma; Elsevier Ed.Meccanismi d’azione (MoA): Trichoderma
ü vita saprofoba
ü adattamento a varie fonti nutrizionali
ü elevata fitness
ü breve ciclo vitale
ü elevati tassi di crescita
ü abbondante sporulazione
Competizione
Benítez et al., 2004; International Microbiology, 7: 249-260Martinez-Medina et al., 2013; Frontiers in Plant Science 4(206):206
Induzione di resistenza
Meccanismi d’azione (MoA): Trichoderma
Druzhinina et al., 2011; Nature Reviews Microbiology 9:749-759
Perazzolli et al., 2012; BMC Genomics, 13:660Interazioni pianta – patogeno – BCA
Ciclo vitale e infettivo
Stadio bersaglio MoA
Patogeno BCA
Pianta Ambiente
Attività del patogeno
Fitness del BCA
Sfera di competenza del patogeno
Sfera di colonizzazioneIl patogeno target
Inoculo primario
Forme
Inoculazione
svernanti
Sporulazione Colonizzazione
inoculo secondario epifitica
Colonizzazione
endofitica /
infezioneIl patogeno target
Inoculo primario
Forme
Inoculazione
svernanti
Sporulazione Colonizzazione
inoculo secondario epifitica
Quale fase del
ciclo del patogeno Colonizzazione
vogliamo endofitica /
controllare? infezioneIl patogeno target
Inoculo primario
Forme
Inoculazione
svernanti
Sporulazione Colonizzazione
inoculo secondario epifitica
Quale fase del
ciclo del patogeno Colonizzazione
vogliamo endofitica /
controllare? infezioneIl patogeno target
Inoculo primario
Competizione
Forme
Inoculazione
svernanti
Parassitismo Sporulazione Colonizzazione
Induzione R inoculo secondario epifitica
Quale fase del
ciclo del patogeno Colonizzazione
vogliamo endofitica /
controllare? infezione Competizione
Antagonismo
Parassitismo
Induzione R
CompetizioneInoculazione
Infezioni latenti
delle bacche
Dispersione Penetrazione
e invasione Colonizzazione
residui fiorali
Ascospore
Produzione e
dispersione
conidi
Apoteci
Muffa grigia
Conidi sui grappoli
Sclerozi
Mummie
Muffa grigia
Botrytis cinereaInfection pathways di B. cinerea
0: Infezione conidica dei grappolini erbacei Pre-fioritura
I: Infezione conidica di stili e ovuli
IIa: Infezione conidica di stami e petali Fioritura
IIb: Infezioni latenti
III: Colonizzazione dei residui fiorali
Pre-invaiatura
IV: Accumulo di conidi nei grappoli in via di sviluppo
V: Infezione conidica durante la maturazione
Post-invaiatura
VI: Berry-to-berry infectionInfection pathways e difesa
BBCH 53 57 65 71 77 81 89
A B C D
0 I
I + II II
1
A IIIIII+ IV
Riduzione della colonizzazione dei residui IV
2 B V + VI
e prevenzione delle infezioni latenti 3 D4 D
C
Riduzione della colonizzazione
5 dei5 5 5
residui e della sporulazione
Ridurre la sporulazione e prevenire le
infezioni delle bacche
Prevenire le infezioni delle baccheInterazioni pianta – patogeno – BCA
Ciclo vitale e infettivo
Stadio bersaglio MoA
Patogeno BCA
Pianta Ambiente
Attività del patogeno
Fitness del BCA
Sfera di competenza del patogeno
Sfera di colonizzazioneLe sfere d’interazione
Fillosfera
ü Organi della pianta
ü Ambiente chimico
ü Ambiente fisico
ü Microbioma
ü Effetti antropici
Caulisfera
Residui vegetali
RizosferaLe sfere d’interazione
Colonizzazione della rizosfera
ü Antagonismo verso soil inhabitant
ü Parassitismo di soil transient
Riduzione del potenziale
d’inoculo soil-borne
ü Induzione di resistenza
Aumento della resistenza
ai patogeni
ü Effetto nutrizionale e biostimolante
Aumento della crescita e
della resistenza a stress
abioticiLe sfere d’interazione
Colonizzazione della caulisfera
ü Occupazione di nicchie (es tagli di potatura)
Prevenzione dell’invasione da
parte dei patogeni del legnoLe sfere d’interazione
Colonizzazione della fillosfera e carposfera
ü Occupazione di nicchie (es. microferite)
ü Antagonismo verso microflora epifita
ü Parassitismo di microflora epifita
Riduzione del potenziale
d’inoculo epifita
ü Induzione di resistenza
Aumento della resistenza
ai patogeni
ü Effetto biostimolante
Aumento della resistenza
a stress abioticiLe sfere d’interazione
Colonizzazione dei residui vegetali
ü Occupazione di nicchie per patogeni saprofobi
ü Parassitismo di forme di conservazione
ü Riduzione della sporulazione
Riduzione del potenziale
d’inoculo air- e spash-borneInterazioni pianta – patogeno – BCA
Ciclo vitale e infettivo MoA
Stadio bersaglio
Patogeno BCA
Pianta Ambiente
Sfera d’infezione Infezione
Sfera di colonizzazione Fitness del BCAAmbiente e BCA
Temperatura
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Botrytis cinerea 54-100 (100)% RH
Candida 90-100 (100)% RH
Aureobasidium
Bacillus
Trichoderma 60-100 (100)% RH
Papiliotrema
Alternaria 95-100 (100)% RH
Rhodotorula 94-100 (100)% RH
Clonostachys
Fedele et al. 2019, SubmittedAmbiente e BCA
1,40E+09
Temperatura (°C) Dinamica delle UF di Trichoderma
1,20E+09
in rapporto alla temperatura e
Unità formanti colonie
1,00E+09
umidità relativa successiva al
8,00E+08
trattamento
6,00E+08
4,00E+08
1,60E+09
2,00E+08 Umidità relativa (%)
1,40E+09
0,00E+00
Unità formanti colonie
1,20E+09
0 1 3 6 10 13
Giorni dopo il trattamento 1,00E+09
8,00E+08
15 20 25 30 35
6,00E+08
4,00E+08
2,00E+08
0,00E+00
0 1 3 6 10 13
Giorni dopo il trattamento
60 80 90 95 100Nicchie ambientali
Nicchie ambientali:
ü definite come le condizioni ambientali necessarie per la presenza di una
specie e il mantenimento della sua popolazione (Chesson et al., 2001).
ü ampiamente usate in ecologia, non in fitopatologia.
Le nicchie ambientali possono essere definite per qualsiasi patogeno e BCA,
considerando gli intervalli di temperatura e umidità in cui la crescita è:
- nulla (no growth); score 0,
100
- minimale (20-50%); score 2, 4
Relative humidity (%)
90
- considerevole (>50-80%); score 3, 3
- massimale (>80%); score 4. 80
70
2
1
60
0
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C)Nicchie ambientali
100
90
4
Relative humidity (%)
4
80
3
70
3 2
1
60
2 B. cinerea
0 1 0 Trichoderma
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C) 100
2 3 4
1
90
Relative humidity (%)
0
80
70
60
Candida
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C)Nicchie ambientali
100
100 100
90
(%) (%)
90
4 90
humidity
Relative humidity (%)
80
4
80
humidity
80
3 70
Relative
70
3 2 70
60
Relative
1
60
2 B. cinerea 60 A
0 1 0 Trichoderma 50
50 0 5 10 15 20 25 30 35 A40
50 Temperature (°C)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40
100 100 Temperature (°C)
Temperature (°C)
2 3 4
100 1 100
90 90
(%) (%)
Relative humidity (%)
90
0 90 1.0
Relative humidity (%)
humidity
80 80
0.8
80
humidity
80
70 70 0.5
Relative
70 70
60
0.2
Relative
60
60
Candida 0.0
60 B
50
A50 B
500 5 10 15 20 25 30 35 4050 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C) Temperature (°C)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C) Temperature (°C)
100
90 1.0
)Nicchie ambientali
100
90
4
Relative humidity (%)
4
80
3
70
3 2
1
60
2 B. cinerea
0 1 0 Trichoderma
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C) 100
2 3 4
1
90
Relative humidity (%)
0
80
70
60
Candida
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C) Temperature (°C)Interazioni pianta – patogeno – BCA
Ciclo vitale e infettivo MoA
Stadio bersaglio
Patogeno BCA
Pianta Ambiente
Sfera d’infezione Infezione
Sfera di colonizzazione Fitness del BCAInterazioni pianta – patogeno – BCA
ü Condizioni ambientali e infezione;
ü MoA dei BCA;
ü timing dell’applicazione dei BCA (preventiva vs
curativa);
ü Condizioni ambientali e BCA.
Fedele et al. 2019, SubmittedBBR control & BCAs: a simulation model
… in diverse condizioni
climatiche …
ü Condizioni ambientali e infezione;
ü MoA dei BCA;
ü timing dell’applicazione dei BCA (preventiva vs
curativa);
ü Condizioni ambientali e BCA.
Fedele et al. 2019, SubmittedBBR control & BCAs: a simulation model
Le esigenze ambientali del BCA giocano un ruolo
prevalente sull’efficacia di controllo, e contano per
> 90% della variabilità delle simulazioni.
Strains with diverse growth conditions or survival capabilities
Fedele et al. 2019, SubmittedIn conclusione … o … per iniziare
Prodotti di grande interesse sia in biologico che in produzione integrata
✔ Strategie anti-resistenza
✔ Tempi di carenza
✔ Profilo tossicologicoIn conclusione … o … per iniziare
Prodotti di grande interesse sia in biologico che in produzione integrata
✔ Strategie anti-resistenza
✔ Tempi di carenza
✔ Profilo tossicologico
Servono maggiori conoscenze
✔ Meccanismi d’azione
✔ Efficacia e persistenza d’azione
✔ Condizioni d’impiego
✔ Inserimento nelle strategie di difesaIn conclusione … o … per iniziare
Prodotti di grande interesse sia in biologico che in produzione integrata
✔ Strategie anti-resistenza
✔ Tempi di carenza
✔ Profilo tossicologico
Servono maggiori conoscenze
✔ Meccanismi d’azione
✔ Efficacia e persistenza d’azione
✔ Condizioni d’impiego
✔ Inserimento nelle strategie di difesa
Serve ttrasferimento efficace
✔ Prodotto giusto, al momento giusto, in rapporto al target, alla strategia
di difesa e alle condizioni ambientaliGrazie per l’attenzione
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