Malattia di Pierce e la XILEFA: facciamo chiarezza

La malattia di Pierce è una malattia della vite diffusa prevalentemente negli Stati Uniti d’America. Fin dagli anni ’80, periodo in cui è stata identificata, ha distrutto oltre 15000 ha di vigneto solo in California. Il danno che questa malattia conferisce all’industria enologica si stima ammontare a 30 miliardi di dollari.  

Agente patogeno

L’agente patogeno della malattia di Pierce è un batterio gram-negativo chiamato Xylella fastidiosa subsp. fastidiosa nota anche come XILEFA.

La XILEFA è caratterizzata da un ampio spettro di piante ospiti, circa 300. Tra queste troviamo rappresentanti di 68 famiglie e 187 generi diversi. Gli ospiti principali sono mandorlo, gelso, pesco, olivo, agrumi e il prugno.

I meccanismi di interazione tra le varie sottospecie di XILEFA e i loro ospiti non sono ancora del tutto chiarite. La proposta principale è che alcuni esopolisaccaridi siano determinanti per la virulenza del batterio in quanto gli permettono di svilupparsi in due habitat diversi tra loro (insetto e pianta).

Vettori

La XYLEFA viene trasmessa tra le piante ospiti da insetti vettori specializzati. Tutti i vettori appartengono all’ordine dei rincoti, dotati di apparato boccale pungente succhiante. Grazie a questo possono inserire la XILEFA direttamente dentro lo xilema della pianta durante il nutrimento.

L’insetto che sembra aver il maggior tasso di diffusione della Xilella fastidiosa fastidiosa è il rincote Homaloidisca vitripennis, comunemente nota come Homaloidisca couagulata o GWSS.

Homaloidisca vitripennis
Figura 1 – Homaloidisca vitripennis [Fonte: Wikimedia.org]

Sintomatologia/danni

I danni principali della malattia di Pierce si hanno a livello xilematico. Gli esopolisaccaridi prodotti principalmente sono rappresentati da una gomma di xantano. Questa gomma utilizzata anche come struttura per la costituzione del biofilm batterico, porta ad una occlusione dello xilema e alla produzione di tilosio e ulteriori gomme da parte della pianta. L’ospite quindi prova ad isolare la porzione xilematica colpita dal patogeno sacrificando l’afflusso linfatico agli organi verdi.

L’occlusione dello xilema porta inevitabilmente a sintomi che possono essere associati a quelli di carenza idrica.

Nello specifico possiamo trovare declorofillizzazioni fogliari che prima di evolvere in necrosi complete assumono una colorazione biancastra. Le necrosi partono dalla parte periferica per poi svilupparsi verso il picciolo portando la foglia anche a ripiegarsi. Una volta necrotizzata la foglia cade ma il picciolo resta saldamente attaccato. Questo sintomo è assolutamente e caratteristico di questa malattia.

Sintomi su foglia della Malattia di Pierce
Figura 2 – Sintomi su foglia della Malattia di Pierce [Fonte: Publicdomainpictures.net]

Successivamente si ha la morte anche dell’apice vegetativo fino all’intero germoglio.

In uno sviluppo cronico, alla ripresa vegetativa le piante malate ritardano anche di 15 giorni, i germogli appaiono deboli e stentati, di dimensioni contenute e con crescita lenta. Si ha microfillia evidente soprattutto nelle foglie più vecchie.

Le gemme latenti vengono stimolate ed emettono molti polloni che all’iniziano sembrano sani per poi mostrare anche loro i sintomi.

Prevenzione-controllo e metodi di lotta

Tra i diversi approcci testati nessuno ha portato risultati significativi in termini di eliminazione completa del patogeno e cura delle piante.

Controllo della diffusione del patogeno

Le strategie principalmente implementate contro la Malattia di Pierce si basano sulla riduzione della diffusione del patogeno. L’inoculo viene controllato a vari livelli gestendo opportunamente piante malate, piante ospiti non coltivate e insetti vettori.

Controllo degli insetti vettori

Lo scopo è mantenere bassa la popolazione di insetti vettori principalmente attraverso l’utilizzo di insetticidi fogliari e sul terreno. Il GWSS si è dimostrato sensibile ad insetticidi appartenenti alle classi dei neonicotinoidi, butenoidi, piretroidi, carbammati e organofosfati. Tra questi il neonicotinoide Imidacropid ha dimostrato la massima efficienza contro GWSS. La sua persistenza sulla foglia, la sua parziale attività sistemica e la sua selettività per gli insetti xilemomizi lo rendono il miglior insetticida disponibile per questo insetto.

L’alternativa principale agli insetticidi è un’argilla che prende il nome di Caolino. La copertura delle piante con un Caolino bianco ha ridotto l’appetibilità della pianta nei confronti della GWSS.

Roccia di Caolino
Figura 3 – Roccia di Caolino [Fonte: Flickr.com]

Alcune soluzioni per il controllo degli insetti derivano anche dal mondo biotecnologico. Tra le varie possibilità testate vi è l’utilizzo di un metabolita con conformazione a forcella. Un elicitore proteico che induce una risposta ipersensibile nella pianta, una sorta di HIR (Herbivores Induced Resistance). Altro approccio è stato quello di intervenire su alcune proteine salivari del GWSS funzionali per la diffusione del patogeno. Nello specifico è in studio la proteina V-ATPase c che lavora con i trasportatori di H+ e K+ regolando il pH della saliva.

Anche il meccanismo di RNAi è stato valutato per il controllo dell’insetto con risultati discreti.

Pseudogibellula formicarum e Metarhizium anisopliae sono stati i primi valutati per il biocontrollo della GWSS, con ottimi risultati. Successivamente sono stati aggiunti altri microrganismi come Hirsutella homaloidiscae, Sporthirz spp. e Bauveria bassiana.

Tra le difese fisiche abbiamo l’utilizzo di barriere di 5m di altezza, metodo che lascia passare solo il 6% dei vettori.

Controllo dell’inoculo da piante ospiti non coltivate e piante malate

La rimozione delle piante ospiti che non appartengono al genere Vitis e che fungono da riserva dell’inoculo del batterio costituisce una delle migliori pratiche di prevenzione della Malattia di Pierce. Le viti dovrebbero essere distanziate dalle piante non coltivate in cui GWSS può svilupparsi durante gli stadi ninfali e adulti. Tra queste ricordiamo agrumi, erba medica, mandorlo, ciliegio, acero e ginestro.

In impianti in cui siano già presenti piante malate si dovrebbero utilizzare alcune accortezze dal punto di vista agronomico. Lavorazioni che portano al rivoltamento del terreno e scacchiature reprimono la popolazione ninfale di vettori. Una regolare e accurata potatura manuale delle piante può invece eliminare le parti infette e rimuovere la fonte d’inoculo del patogeno. Attenzione ci deve essere nella disinfezione degli strumenti di potatura durante queste operazioni.

Nel caso di piante con malattia cronica la salvaguardia dell’impianto si ottiene solamente con opportuni protocolli di distruzione del materiale infetto.

Strategie di contrasto e controllo del patogeno

Sono in studio alcune strategie “dirette” per il contrasto della diffusione del patogeno.

Sempre dal mondo biotecnologico derivano gli approcci di ingegnerizzazione o di breeding volti alla creazione di V. vinifera resistente al patogeno. Al gene PdR1 primo identificato come responsabile della resistenza e seguita la scoperta dei geni T03-16, ANU67, b41-13 e b47-32 e A14.

Sono state prodotte piante che esprimono il gene Hxf e la corrispondente proteina all’interno del fluido xilematico. La proteina Hxf è un’emoagglutinina che incinde nella virulenza di XILEFA e nell’attacco patogeno-cellula. Nonostante riduca lo sviluppo del patogeno, a lungo termine questo gene non si dimostra efficace nel controllo del batterio.

Lo spray di ceppi di XILEFA avirulenti è una tecnica molto efficiente in ottica di “priming” della pianta e induzione di resistenza.

Anche nei confronti del patogeno si sono valutate tecniche di lotta biologica. Nello specifico si sono analizzati i microrganismi benefici già parte dell’olobionte che possano produrre sostanze antagoniste per XILEFA. Acinetobacter johnsonii è in grado di degradare la gomma di xantano prodotta da XILEFA, senza avere un’attività cellulosolitica.

Il meccanismo di interferenza con i segnali di virulenza del patogeno è un metodo molto efficiente per bloccare lo sviluppo della X. fastidiosa fastidiosa. I generi Paenibacillus, Pseudomonas, Staphylococcus e Bacillus sono in grado di bloccare il DSF (diffusible signal factor), un metabolita usato da XILEFA per i segnali di quorum sensing.

Strategie di controllo terapeutiche

I batteriofagi o fagi sono virus che specificatamente infettano i batteri. Tra i fagi efficaci contro XILEFA identificati si hanno Sano e Salvo che arrivano dalla famiglia delle Siphoviridae mentre Prado e Paz appartengono alla famiglia delle Podoviridae.

Anche sostanze naturali antibatteriche come la radicinina si sono dimostrate efficiente per il contrasto alla Xilella. La radicina è una sostanza prodotta da Cochliobolus estratta anche da Eurotium, Geomyces e Ulocladium che agisce inattivando molte proteasi della XILEFA.

Molti polifenoli sono risultati efficienti e ottimi antibatterici come acido caffeico, catechine, para-cumarico, resveratrolo, rutinina, acido sinapiclico, catecolo, coumarine, aido ferulico, gallico naringina e quercetina.

Test con antibiotici come tetraciclina e steptomicina hanno portato ad ottimi risultati. Altri antibiotici risultati efficienti sono gentamicina, tetraciclina, ampicillina, kanamicina, novobiocina, cloramfenicolo e rifampicina.

Inserimento nel quadro epidemiologico Italiano

Il patogeno Xilella fastidiosa fastidiosa è inserito all’interno dei patogeni da quarantena all’interno della comunità europea. Finora questo patogeno non è presente all’interno del nostro territorio e si lavora per evitare di importarlo dall’America. I problemi che la Malattia di Pierce causerebbe alla viticoltura europera ammonterebbero a miliardi di euro.

Giusto ricordare che l’uso di antibiotici, RNAi e altri metodi di controllo indicati non sono praticabili in Europa ma solo nel continente americano.

Fonti

  • Kyrkou, I., Pusa, T., Ellegaard-Jensen, L., Sagot, M.-F., Hansen, L.H., 2018. Pierce’s disease of grapevines: a review of control strategies and an outline of an epidemiological model. Front. Microbiol. 9, 2141.
  • Sisterson, M.S., Burbank, L.P., Krugner, R., Haviland, D., Stenger, D.C., 2020. Xylella fastidiosa and Glassy-Winged Sharpshooter Population Dynamics in the Southern San Joaquin Valley of California. Plant Dis. 104, 2994–3001. https://doi.org/10.1094/PDIS-01-20-0066-RE
  • Van Wees, S.C., Van der Ent, S., Pieterse, C.M., 2008. Plant immune responses triggered by beneficial microbes. Curr. Opin. Plant Biol. 11, 443–448.

Fonti immagini

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