Dickeya solani

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Caratteristiche

Dickeya solani è un batterio pectinolitico appartenente al gruppo dei Gram-negativi con un un’elevata aggressività e capacità infettiva. Si pensa che tali batteri, capaci di secernere enzimi pectinolitici, siano passati da colture orticole; essi sono stati recentemente isolati in Europa all’interno di patate che presentavano particolari alterazioni (formazione di un marciume morbido nel tubero). I sintomi in caso di infezione da D. solani possono variare a seconda della varietà; infatti, in alcuni casi, si può verificare un appassimento non accompagnato da alcun segno evidente di “fusto nero” nella pianta.

Filogenesi

DominioBatteri
PhylumProteobatteri
ClasseGammaproteobacteria
OrdineEnterobacterales
FamigliaPectobacteriaceae
GenereDickeya
SpecieD. solani
Nome binomialeDickeya solani – Van der Wolf et al. 2014

Genoma e metabolismo

Possibili riferimenti per l’identificazione del genoma possono essere le sequenze concatenate della regione intergenica (IGS) e di dnaX, recA, dnaN, fusA, gapA, purA, rplB, rpoS o gyrA . Sotto il profilo metabolico la specie di D. solani ha la capacità di produrre e rilasciare una serie di enzimi che agiscono creando un meccanismo di azione altamente organizzato e talvolta “brutale”. Si ritiene, inoltre, che le informazioni genetiche utili all’attacco siano state ottenute mediante il sistema di trasferimento genico orizzontale (Fig. 1).

Trasferimento genico orizzontale D. solani
Figura 1 – Trasferimento genico orizzontale [Credit: Vernikos et al., 2014]

Inizialmente i batteri possono vivere sulla superficie e all’interno degli spazi intercellulari della pianta senza causare alcun sintomo di malattia. In seguito, quando incontrano condizioni favorevoli (temperatura ottimale, elevata umidità e scarsa concentrazione di ossigeno) possono moltiplicarsi, produrre pectinasi, e scatenare l’inizio della malattia. Nella fase di attacco intervengono vari enzimi tra cui fattori di virulenza utili ad infettare un organismo bersaglio, altri enzimi utili a degradare la parete cellulare dell’ospite ed infine la zeamina (fitotossina).

Immagini al microscopio

Il mezzo di isolamento solitamente utilizzato per le cellule di D. solani è il terreno Crystal Violet Pectate (CVP), nel quale si osserva la formazione di caratteristiche cavità profonde da parte delle colonie batteriche (Fig. 2). Il mezzo NGM, invece, è stato sviluppato per differenziare Dickeya spp. da Pectobacterium spp. sulla base della capacità di produrre il pigmento blu detto indigoidina (Fig. 3). Altri metodi di analisi fenotipica sono l’analisi degli esteri metilici degli acidi grassi o la colorazione delle colonie con immunofluorescenza.

Osservazione colonie di Dickeya solani D. solani
Figura 2 – Osservazione colonie di D. solani – [Credit: DOI: 10.1111/ppa.12866]
Osservazione al microscopio di Dickeya solani - D. solani
Figura 3 – Osservazione al microscopio di D. solani – [Credit: Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH]

Metodi di identificazione

I sintomi causati da D. solani possono essere confusi con quelli di altre malattie da appassimento come il marciume bruno (Ralstonia solanacearum) e il marciume anulare (Clavibacter michiganensis). Sulla base di queste similitudini è importante considerare l’importanza relativa all’isolamento del genoma. L’identificazione di D. solani è stata ottenuta utilizzando una reazione PCR sviluppata con primer specifici tipo ADE1/ADE2, primer associati alla produzione di fosfatasi oppure ad un acido definito come α-methylglucoside. Analogamente, le sequenze geniche di riferimento possono essere identificate mediante spettrometria di massa MALDI-TOF o la tecnica PFGE, definita come il “golden standard” della tipizzazione microbica.

Ecologia

I fattori che favoriscono lo sviluppo della malattia sulla patata causata da Dickeya spp. includono danni tissutali, mancanza di pulizia nella cernita, scarso drenaggio del terreno, presenza del patogeno sui tuberi da semina, irrigazione eccessiva, clima primaverile umido, danni al raccolto e mancanza di adeguata ventilazione durante la conservazione. D. solani è particolarmente diffuso nelle regioni temperate (Fig. 4), ma può causare infezione anche in coltivazioni a temperature rigide (ad esempio, Irlanda del Nord). Attualmente può sopravvivere in campo fino a 7 giorni a 6°C con il 50% di umidità.

Distribuzione europea di Dickeya solani e D. dianthicola
Figura 4 – Distribuzione europea di D. solani (in rosso) e D. dianthicola (in giallo). [Credits: EUPHRESCO Report 2013 and Potrykus et al. 2016]

Non si esclude la possibile diffusione in altri tipi di ambienti, in quanto si è osservata la presenza di geni unici che potrebbero essere utilizzati con vantaggio per l’adattamento a nuovi ambienti. Inoltre, considerato l’utilizzo di un range molto ampio di temperature favorevoli allo sviluppo della malattia, D. solani presenta un vantaggio competitivo rispetto le altre specie del genere Dickeya.

Patogenesi

Il patogeno penetra nella pianta grazie alla presenza di lesioni tissutali, si colloca negli spazi intracellulari ed inizia a degradare le pareti cellulari mediante il rilascio di specifici enzimi. Nel frattempo, D. solani può richiamare l’azione di ulteriori batteri con un meccanismo di comunicazione detto quorum sensing (Fig. 5).

quorum sensing
Figura 5 – Immagine rappresentativa del quorum sensing – [Credits: Quorum Sensing Modulators – Sigmaaldrich]

Dal momento in cui le pareti cellulare sono degradate, si osserva la caratteristica formazione del marciume all’ interno del tubero o sul fusto della pianta infetta. La diffusione del batterio in tessuti diversi si verifica mediante il sistema vascolare della pianta stessa. Il processo di infezione si ripete rapidamente per ogni tubero che viene a formarsi nei pressi del tubero malato e per ogni pianta presente nelle immediate vicinanze.

Regole e controlli utili alla riduzione del rischio di diffusione

  1. Igienizzare il taglio dei semi, l’attrezzatura e la seminatrice tra un lotto di semi e l’altro.
  2. Riscaldare il seme alla temperatura del suolo (50°F).
  3. Ridurre al minimo la condensazione dell’acqua sui tuberi.
  4. Se in una parte del campo sono presenti piante infette, evitare la raccolta dell’intera area di campo.
  5. Igienizzare l’attrezzatura per il raccolto nel passaggio tra un lotto e l’altro.
  6. Sanificazione dei locali di stoccaggio.
  7. Evitare l’eccessiva umidità nei locali di conservazione.

Ci sono molti altri modi per controllare il diffondersi del microrganismo, tra cui la certificazione dei tuberi da seme e l’uso della diagnostica. Nuovi approcci basati sulla genomica sono in fase di sviluppo per una rapida individuazione e identificazione. Si spera che questi test diagnostici, insieme ad altri aspetti della ricerca in corso, possano fornire strumenti e informazioni preziose per il controllo di questa grave minaccia alle produzioni agricole.

Gennaro Velotto

Fonti

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