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Strategie di difesa con agenti di biocontrollo in pre- e post-harvest …

… contro la «fumaggine» causata da Alternaria spp.

Moruzzi Serena, Martini Marta

Università degli Studi di Udine, DISA

Presentazione del problema 2000

: prime segnalazioni in FVG di alterazioni della buccia delle mele in campo e in ambiente di conservazione

Osservazione dei sintomi Presenza di fumaggine Indagini fitopatologiche (stereomicroscopio e isolamento) Presenza di agenti fungini

Presentazione del problema

 

2008:

Università di Udine, DISA

(p.a. Borselli S., prof. Osler R., dott. Grisan S., dott. Poggetti L.)

Agenzia Regionale per lo Sviluppo Rurale

(dott. Benvenuto L., dott.  Malossini G., dott. Frausin C.)

FriulFruct

(dott. Zampa C.) hanno iniziato progetto di ricerca sulla malattia: 1. Ricerca bibliografica 2. Sintomatologia e diffusione della malattia: campo e ambiente di conservazione 3. Eziologia della malattia (identificazione agente/i patogeno/i): isolamento microrganismi e loro identificazione, postulati di Koch 4. Individuazione strategia di lotta/controllo: chimico biologico

1. Ricerca bibliografica

-

Problematiche simili (malattie epifitiche)

risultavano comuni nelle

zone temperate e umide

: diffuse in gran parte degli Stati Uniti, Europa (Olanda, Norvegia, Germania, Slovenia, Serbia, Polonia), Turchia, Giappone, Cina, Brasile - In

Italia

segnalazioni in Trentino Alto Adige, Piemonte, Emilia Romagna e Friuli Venezia Giulia (Lindner, 2009; Grosso et al., 2011)

Malattia Sooty blotch

(maculatura fuligginosa)

Agenti causali

- Gloeodes pomigena

(Schweinitz, 1832)

- Peltaster fructicola

(Johnson et al., 1997)

- Leptodontium elatius

(Johnson et al., 1997) - Geastrumia polystigmatis (Johnson et al., 1997) - 80 nuove presunte specie (anni 2000), tra cui : Tripospermum spp. (Grabowski, 2007); Microcyclospora spp., Stomiopeltis spp., Microcyclosporella spp. (Gleason et al., 2011)

Classe Dothideomycetes, ordine Capnodiales (95%)

1. Ricerca bibliografica

Malattia Flyspeck

(macchiolina di mosca)

Agenti causali

- Schizothyrium pomi (Von Arx , 1959) - Zygophiala jamaicensis (Mason, 1945) - 10 nuove presunte specie (anni 2000), tra cui: Ramularia spp., Dissoconium spp. (Gleason et al., 2011)

White haze

(patina bianca) - Tilletiopsis spp. (Boekhout et al., 2006)

2. Sintomatologia

 Tipica delle

malattie epifitiche

(fumaggini) che si sviluppano a spese degli strati più superficiali e inerti del frutto:

Striature diffuse

sulla maggior parte della superficie del frutto, concentrate soprattutto (colore nero più intenso) nei dintorni della base del peduncolo e della depressione calicina; frequentemente sembrano descrivere il percorso di un

percolamento

, probabilmente in corrispondenza dei punti in cui si è trovata a scorrere acqua piovana o di condensa e quindi l’organismo si è sviluppato maggiormente in concomitanza di tali zone, più ricche d’acqua

2. Sintomatologia

     Iniziale opacizzazione degli strati superficiali, che evolve in un

annerimento consistente

, causato dalla maturazione e sporulazione del micelio fungino

Odore organico

caratteristico Nessuna lesione o distruzione dei tessuti (

no rugginosità

) Interferenza sul normale sviluppo dei frutti (caratteristiche organolettiche) I sintomi si evidenziano soprattutto su Summerfree)

Golden Delicious

, ma risultano sintomatiche anche altre cultivar (Golden Lasa, Gold Rush, Brina,

2. Sintomatologia

In genere si riscontra in cella di conservazione :  Durante la

conservazione in cella frigo

, sia in atmosfera controllata (ULO) che non, in condizioni di elevata umidità relativa, i sintomi si   manifestano in maniera evidente Le mele sintomatiche nei bins sono disposte in

ordine sparso

e non come tipicamente avviene per le malattie da conservazione (infezione che inizia in campo) A volte (sulla base dell’andamento stagionale) è possibile riscontrare i

sintomi

iniziali

già in campo

, nel periodo estivo Mela sintomatica in campo Bins con mele sintomatiche Mela sintomatica in conservazione

2. Sintomatologia

Si è potuto osservare una

maggiore diffusione

della malattia:    nelle annate con lunghi

periodi piovosi

in primavera, seguiti da estati calde in caso di presenza di

fitta copertura fogliare

sui frutti sviluppatisi nella

parte bassa

della pianta

DOVE COME QUANDO

2. Sintomatologia

CAMPO POCHI SINTOMI EVIDENTI CELLA FRIGO AUMENTO PROGRESSIVO SINTOMI SIA COME GRAVITÀ SIA COME INCIDENZA CELLA ATMOSFERA CONTROLLATA (ULO) AUMENTO PROGRESSIVO SINTOMI SIA COME GRAVITÀ SIA COME INCIDENZA DA LUGLIO ALLA RACCOLTA DALLA RACCOLTA FINO ALLA VENDITA DALLA RACCOLTA FINO ALLA VENDITA

2. Diffusione della malattia

Valutazione dei sintomi presenti su mele in campo e in cella di conservazione al fine di stabilire :

 l’influenza della

tipologia di conservazione

(cella frigo o atmosfera controllata, ULO) sulla manifestazione dei sintomi  l’influenza dei

trattamenti effettuati

sulla manifestazione dei sintomi  l’influenza del

regime di coltivazione

(biologico o integrato) sulla manifestazione dei sintomi

Azienda 1 Azienda 2

2. Diffusione della malattia

Individuazione aziende e tesi sperimentali Regime Trattamenti

tesi trattata fino a termine consentito

Conservazione

Cella frigo Atmosfera controllata Integrato Cella frigo tesi non trattata a partire da ingrossamento frutti Atmosfera controllata tesi trattata in regime convenzionale da inizio ingrossamento frutti Cella frigo Biologico Atmosfera controllata Cella frigo tesi non trattata fino alla raccolta Atmosfera controllata Valutate e catalogate 2101 mele

2. Diffusione della malattia

% di superficie colpita dalla malattia in funzione della modalità di conservazione Azienda 1 Integrato Azienda 2 Integrato Azienda 2 Bio Atmosfera Controllata ( ULO) 16% 21% 37% Cella Frigo 20% 17% 33% Significatività n.s

n.s

Kruskal-Wallis Test (Nonparametric ANOVA) GraphPad InStat version 3.00

n.s

L’ incidenza della malattia non è risultata correlata con la tipologia di conservazione

2. Diffusione della malattia

% di superficie colpita dalla malattia in funzione dei trattamenti e del regime di coltivazione Azienda 1 integrato Azienda 2 Integrato Azienda 2 Bio Trattato 14% 10% 31% Non Trattato 23% 30% 38% Significatività S

p <0,001

S

p <0,001

S

p <0,001 Kruskal-Wallis Test (Nonparametric ANOVA) GraphPad InStat version 3.00 -

L’ incidenza della malattia è risultata maggiore: nelle tesi non trattate rispetto a quelle trattate nelle tesi biologiche rispetto a quelle integrate

2. Diffusione della malattia

Conclusioni:

 L’incidenza della malattia

non

è risultata

correlata di conservazione

(cella frigo o ULO) alla

tipologia

 L’incidenza della malattia è risultata

inferiore nelle tesi trattate

, rispetto a quelle in cui i trattamenti sono stati sospesi in primavera o che non sono state sottoposte a trattamenti  L’incidenza della malattia è risultata

superiore nelle tesi biologiche

, rispetto a quelle sottoposte a regime integrato

3. Eziologia

IDENTIFICAZIONE DEL MICRORGANISMO AL MICROSCOPIO OTTICO IDENTIFICAZIONE SINTOMI DELLA MALATTIA IN CAMPO OSSERVAZIONE DEI SINTOMI TIPICI E REISOLAMENTO DA MELE INOCULATE ARTIFICIALMENTE Applicazione dei POSTULATI DI KOCH ISOLAMENTO E IDENTIFICAZIONE DELL ’ AGENTE PATOGENO INOCULO PATOGENO SU MELE SANE IN LABORATORIO

3. Eziologia

Isolamento da mele sintomatiche

da campo e da cella frigo , su

diversi substrati

(Potato Dextrose Agar, Potato Carrot Agar, Agar buccia di mela) e

diverse metodiche

(da porzione di buccia infetta, da raschiatura, da acqua di lavaggio di buccia infetta; incubazione a T ° ambiente o T ° controllata a 25 ° C) per isolare

tutta

la flora microbica presente Sviluppo di un

unico microrganismo ricorrente

3. Eziologia

Dictiospore di Alternaria al microscopio ottico Identificazione dell’agente causale al microscopio ottico

,

confermata da riconoscimento presso Istituto di Micologia Olandese (CBS):

gruppo Alternaria alternata

3. Eziologia

Verifica dei postulati di Koch: Inoculo artificiale

in laboratorio su mela

sana

(immersione intere mele in soluzione di spore di Alternaria 2*10 5 spore/ml , conservazione in cella frigo o a T ° ambiente fino a comparsa dei sintomi)

Reisolamento

su piastra da sintomatologia indotta

3. Eziologia

Conclusioni:

 l’

agente causale

della malattia è risultato appartenere al genere

Alternaria spp

.

 l’applicazione dei Postulati di Koch ha confermato

un solo microrganismo fungino

quale agente della malattia, sia in campo che nelle celle di conservazione

4. Strategia di controllo chimico: agricoltura convenzionale

Capacità inibitoria dei principali fungicidi usati in melicoltura:

•Cyprodinil (Chorus) •Difenconazolo (Score) •Fluazinam (Ohayo) •Zolfo puro (Thiopron) •Pyraclostrobin (Bellis) •Boscalid (Cantus) •Dodina (Syllit) •Penconazolo (Topas) •Pyrimethanil (Scala) •Metiram (Polyram) •Iprodione (Rovral) •Captano (Make-up)

2 prove parallele:

Inibizione della crescita del micelio di Alternaria Inibizione della capacità germinativa delle spore di

Alternaria

4. Strategia di controllo chimico: agricoltura convenzionale

Inibizione della crescita del micelio di Alternaria:

4 principi attivi sono risultati efficaci: - Difenconazolo (Score) - Iprodione (Rovral) - Penconazolo (Topas) - Cyprodinil (Chorus)

4. Strategia di controllo chimico: agricoltura convenzionale

Inibizione della capacità germinativa delle spore di Alternaria

4. Strategia di controllo chimico: agricoltura convenzionale

Agrofarmaco Riduzione germinazione spore di

Alternaria

Riduzione crescita micelio di

Alternaria

Pyrimethanil (Scala)

si

no

Metiram (Polyram) Captano (Make-up)

Penconazolo (Topas) Cyprodinil (Chorus) si si si si

no no

si si

Difenconazolo (Score) Iprodione (Rovral)

no no

si si

Principio attivo Inoculo patogeno

2% di spore di Alternaria germinate

Penconazolo

(Topas) Testimone

Inoculo patogeno

Testimone

Principio attivo Inoculo patogeno

Cyprodinil

(Chorus) 15% di spore di Alternaria germinate

Inoculo patogeno

Testimone Testimone

4. Strategia di controllo chimico: agricoltura biologica

Rame ossicloruro Colonia a 4 giorni di crescita su PCA

12 volte la dose consigliata in etichetta (40 gr/lt) 17 volte la dose consigliata in etichetta (60 gr/lt) 29 volte la dose consigliata in etichetta (100 gr/lt) 23 volte la dose consigliata in etichetta (80 gr/lt)

4. Strategia di controllo chimico: agricoltura convenzionale e biologica

Conclusioni:

 Sono stati individuati alcuni

principi attivi

in grado di

controllare

la crescita del micelio e la germinazione delle spore di Alternaria spp., in particolare il

Penconazolo

e il

Cyprodinil

sono risultati i più efficaci  Il

rame ossicloruro

, utilizzato nei regimi di

agricoltura biologica

, non dotato di selettività ed efficace nei confronti di gran parte degli organismi microfungini,

non si è dimostrato efficace

nei confronti di Alternaria spp.

Progetto Ager StayFresh

Inizio progetto: 2011

Il progetto di ricerca AGER STAYFRESH “Strategie innovative rispondenti ai bisogni delle imprese nel comparto degli ortofrutticoli della IV gamma”, si è occupato anche della ricerca di trattamenti fitoiatrici sostenibili, basati sull’utilizzo di antagonisti naturali contro i patogeni vegetali.

Attività previste (Task/activities):

1.2.4. Ricerca di antagonisti naturali contro malattie di post-raccolta su mela 1.2.5. Applicazione di antagonisti naturali e monitoraggio su mela (+) Caratterizzazione dell’agente causale della malattia

Caratterizzazione dell’agente causale

Valutazione della possibile variabilità genetica (caratterizzazione molecolare) del patogeno, a causa della

difficoltà del riconoscimento morfologico

delle specie di Alternaria «small spored» (Polizzotto et al., 2012):

Analisi molecolari su 41 ceppi di Alternaria spp. isolati da mele sintomatiche:

 Estrazione del DNA da micelio fungino  Amplificazione della

regione ITS

(Internal Transcribed Spacer) con tecniche di PCR-RFLP  Confronto con i profili di restrizione dei ceppi di riferimento di A. alternata, A. arborescens e

A. tenuissima

Caratterizzazione dell’agente causale

Analisi molecolari su 41 ceppi di Alternaria spp. isolati da mele sintomatiche:

 Amplificazione della

regione IGS

(Intergenic Spacer) con tecniche PCR-RFLP  Confronto con i profili di restrizione dei ceppi di riferimento di A. alternata, A. arborescens e

A. tenuissima

Caratterizzazione dell’agente causale

Caratterizzazione morfologica su 41 ceppi di Alternaria spp. isolati da mele sintomatiche:

 osservazione delle colonie su terreni Potato Carrot Agar e DRYES

A. arborescens A. alternata

Tot: 17 ceppi A. arborescens, 24 ceppi A. alternata

Caratterizzazione dell’agente causale

Ripetizione prova di patogenicità: inoculo patogeno su mela sana

mele sterilizzate

in esposizione a raggi UV-C lato, λ 254 nm) superficie con (UNIUD-DIAL, 10’ per  individuati diverse

6 spot

posizioni per ciascuna mela, in 3 (calice, peduncolo, equatore) e spore

inoculati

(2*10 5 con una soluzione di spore/ml) di

Alternaria arborescens alternata

(3 ceppi diversi) e (3 ceppi diversi)

Alternaria

 valutazione dello

ambiente

e a

0 ° C sviluppo dei sintomi

tipici della malattia (fumaggine nerastra) a

T

Caratterizzazione dell’agente causale

Spot sintomatici alla fine della prova (30 dpi a T ° amb, 80 dpi a 0 ° C)

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Mele infettate con A. arborescens 0°C Mele infettate con A. arborescens T° amb Mele infettate con A. alternata 0°C Mele infettate con A. alternata T° amb

Spot sintomatico, a occhio nudo e allo stereomicroscopio

Caratterizzazione dell’agente causale

Conclusioni:

 Sono stati isolati

diversi ceppi fungini

associati alla sintomatologia descritta e appartenenti al gruppo di Alternaria alternata  In particolare, sono stati identificati

24 17

ceppi di ceppi di

A. alternata A. arborescens

e  Le prove di patogenicità effettuate hanno permesso di stabilire che

A. arborescens

è in grado di provocare sintomi identici a quelli osservati in campo 

A. alternata

invece ha manifestato una minor virulenza, con sintomi più lievi e assenza del caratteristico odore organico  La

valutazione

dei

sintomi

ad occhio nudo è risultata spesso

difficoltosa

(necessità di uso dello stereomicroscopio)

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Ricerca degli antagonisti: 90 isolamenti

da mele asintomatiche in cella frigo

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

73 isolati

tra lieviti e funghi utilizzati per

prove di antagonismo

preliminari in vitro contro Alternaria spp.

Alternaria

ORGANISMI EFFICACI antagonista ORGANISMI NON EFFICACI

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

57 microrganismi

sono risultati in grado di

ostacolare la crescita

del patogeno

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Identificazione degli antagonisti:

 Suddivisione morfologica  Estrazione rapida del DNA genomico fungino  PCR-RFLP  Sequenziamento e confronto in GenBank

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Identificazione degli antagonisti:

30 25 20 15 10 5 0

Aureobasidium Cryptosporiopsis Epicoccum Acremonium

Funghi diversi Lieviti diversi

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Azione degli antagonisti: Prove di antagonismo in vitro a T° ambiente

per : Aureobasidium

Cryptosporiopsis Acremonium Alternaria

(controllo)

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Crescita della colonia di Alternaria (in mm) in presenza degli antagonisti (temperatura ambiente)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Aureobasidium Acremonium Cryptosporiopsis Alternaria (controllo)

7 giorni 14 giorni 21 giorni 28 giorni

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Azione degli antagonisti: Prove di antagonismo in vitro in cella frigorifera (≈ 0°C)

per : Aureobasidium Cryptosporiopsis Acremonium

Alternaria

(controllo)

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Crescita della colonia di Alternaria (in mm) in presenza degli antagonisti (0 ° C)

25

Aureobasidium

20

Acremonium

15 10

Cryptosporiopsis

5 0

Alternaria (controllo)

4 sett 5 sett 6 sett 7 sett 8 sett 9 sett

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Analisi molecolari su 27 ceppi isolati di Aureobasidium spp.:

 Analisi della porzione ITS  Analisi con tecniche di rep-PCR nessuna differenza evidenziabile suddivisione in circa 10 gruppi molecolari Le sequenze ottenute dalla porzione ITS di 2 ceppi rappresentativi hanno mostrato una similarità di sequenza del 100% con la sequenza di A. pullulans var. pullulans strain CBS 584.75 (accession number FJ150906) presenti in banca dati

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Verifica dell’azione antagonistica in vitro

di ciascun gruppo nei confronti di diversi ceppi di Alternaria spp. (3 A. arborescens + 3 A. alternata) B B B B A A A A Azione antagonista di A. pullulans (A) nei confronti di A. arborescens (B) Azione antagonista di A. pullulans (A) nei confronti di A. alternata (B) A. pullulans è risultato svolgere una valida azione antagonista nei confronti di A. arborescens, mentre non è risultato molto efficace nei confronti di A. alternata

Scelta di 4 ceppi rappresentativi di A. pullulans

da usare nelle prove di antagonismo in vivo su mele frigoconservate: 1-4-6-10

Ricerca di potenziali microrganismi antagonisti

Conclusioni:

  Sono stati isolati

diversi organismi con azione antagonistica

nei confronti di Alternaria spp.

 Gli organismi rivelatisi maggiormente efficaci (appartenenti a 3 diversi generi) sono stati utilizzati

per prove di antagonismo a temperatura ambiente

e a circa

0 ° C

(t delle celle di conservazione) e hanno mostrato di ostacolare in maniera significativa la crescita del patogeno in condizioni di temperatura

entrambe

le Gli organismi isolati appartenevano

principalmente

(27 su 57) alla specie

Aureobasidium pullulans

, appartenenti a 10 gruppi molecolari  L’azione antagonistica è risultata

più efficace

nei confronti di che nei confronti di A. alternata

A. arborescens

4 ceppi

di

A. pullulans

più efficaci in vitro sono stati

scelti per prove in vivo

      

Applicazione di potenziali microrganismi antagonisti

in pre-harvest

Prova di antagonismo in vivo contro A. arborescens:

individuazione a Maggio

di un

meleto

da condurre

senza trattamenti fungicidi

preparazione di una

soluzione

di cellule di

Aureobasidium pullulans

6-10 ad una concentrazione finale di 2* 10 8 CFU/ml ceppi 1-4-

10 piante

trattate ciascuna con 500 ml della soluzione ottenuta, distribuita con atomizzatore sull’intera chioma

4 trattamenti

durante la stagione : 28.06.13; 27.08.13; 03.09.13; 16.09.13

raccolta mele

da 10 piante trattate (circa 1000 frutti) e da 10 non trattate (circa 800 frutti) (controllo negativo) il 26.09.13

individuati

6 spot

per ciascuna mela in 3 diverse posizioni con le stesse modalità utilizzate per la prova di patogenicità,

inoculati

con una soluzione di spore di

Alternaria arborescens

(2*10 5 spore/ml) valutazione dello

sviluppo dei sintomi

in presenza o assenza dell’antagonista, su mele conservate in

bassa umidità relativa

a

T ° ambiente

tipici della malattia (fumaggine nerastra) e a

0 ° C ambiente con

Applicazione di potenziali microrganismi antagonisti

in post-harvest

Prova di antagonismo in vivo contro A. arborescens

: 

mele

di non trattate

inoculate

Aureobasidium pullulans

per immersione in una soluzione di cellule (5*10 8 cfu/ml)  individuati

6 spot

per ciascuna mela, in 3 diverse posizioni e con le stesse modalità utilizzate per la prova di patogenicità, e

inoculati

con una soluzione di spore di

Alternaria arborescens

(2*10 5 spore/ml)  valutazione dello

sviluppo dei sintomi

tipici della malattia (fumaggine nerastra) in presenza o assenza dell’antagonista, su mele conservate in

ambiente con elevata umidità relativa

a

T ° ambiente

e a

0 ° C

Applicazione di potenziali microrganismi antagonisti in pre- e post-harvest

Prova di antagonismo in vivo contro A. arborescens a T ° ambiente

Mele non trattate con elevata u.r.

A A Mele trattate in post-harvest B Mele non trattate con bassa u.r.

Mele trattate in pre-harvest B Comparsa dei primi sintomi (15 dpi) Fine prova (40 dpi) Fisher’s exact test: P < 0.0001, estremamente significativo

Applicazione di potenziali microrganismi antagonisti in pre- e post-harvest

Prova di antagonismo in vivo contro A. arborescens in cella frigorifera

A A Mele non trattate con elevata u.r.

Mele trattate in post harvest Mele non trattate con bassa u.r.

Mele trattate in pre harvest B B Comparsa dei primi sintomi (120 dpi) Fine prova (200 dpi) Fisher’s exact test: P < 0.0001, estremamente significativo

Applicazione di potenziali microrganismi antagonisti in pre- e post-harvest

Conclusioni:

 Sono stati effettuati

trattamenti

per verificare la capacità dell’antagonista di contenere la malattia,

in pre-raccolta

, con buoni risultati ma con alcune criticità:   si sono manifestati

leggeri sintomi a carico delle foglie

(piccole necrosi fogliari), dovuti probabilmente alla eccessiva quantità di cellule di A. pullulans utilizzate ed alla modalità di trattamento si sono osservati dei

sintomi di fumaggine

(provocata da A. pullulans e diversa da quella causata da A. arborescens) durante la conservazione, nelle porzioni maggiormente umide  Sarà necessario

mettere a punto i trattamenti

, con una minore quantità di spore per ottimizzare l’azione dell’antagonista, e trovando il momento ideale per l’applicazione

Applicazione di potenziali microrganismi antagonisti in pre- e post-harvest

Conclusioni:

 Sono stati effettuati

trattamenti

per verificare la capacità dell’antagonista di contenere la malattia quando utilizzato

in post raccolta

, con ottimi risultati 

Aureobasidium pullulans

si è dimostrato un

organismo di biocontrollo efficace

anche nei confronti della fumaggine del melo