Biotecnologie: difesa delle colture contro Verticillium dahliae

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Patogenicità

Le biotecnologie per la difesa delle colture contro Verticillium dahliae sono in aumento e permettono di sostituire i trattamenti chimici. Verticillium dahliae è un ascomicete terricolo asessuale che causa la malattia dell’avvizzimento vascolare in diverse piante ospiti, tra cui importanti colture commerciali. Questo fungo ha la capacità di resistere a condizioni sfavorevoli mediante la formazione di microsclerozi melanizzati neri, identificati come strutture caratteristiche dormienti che persistono nel suolo sino a 14 anni.

La germinazione del fungo avviene in seguito a riconoscimento dell’ospite vegetale ed all’entrata in esso sia tramite ferite radicali sia via cellule epidermiche. Lo sviluppo delle ife fungine inizia dall’esterno verso l’interno del cilindro centrale sino a raggiungere lo xilema. Qui, si formano le spore asessuali che si diffondono lungo l’intero sistema interno della pianta. La colonizzazione dei tessuti vicini allo xilema è correlata all’induzione dei sintomi della malattia.

La pianta colonizzata ed ostruita internalmente va incontro ad una progressiva morte cellulare. La morte delle cellule vegetali induce la formazione di microsclerozi per la sopravvivenza del fungo nell’ospite. La pianta, reagisce in diversi modi, attivando vie di difesa contro il fungo. Di conseguenza, il fungo risponde con l’attivazione di specifiche risposte permettendo la colonizzazione e la soppressione del sistema immune vegetale. Su base molecolare, il regolatore Hac1 (UPR = unfolded protein response pathway) induce la formazione di microsclerozi e conidi, il riconoscimento dell’ospite e la propagazione interna alla pianta. Le oxilipine sono acidi grassi poli-insaturi ossigenati o meglio, ormoni del fungo che modulano il suo sviluppo, la patogenicità e la produzione di micotossine.

Le oxilipine stimolano la biosintesi dei metaboliti lipidici che permettono la colonizzazione nella pianta e la manipolazione del metabolismo lipidico della stessa; alterando le difese della pianta mimano i suoi segnali endogeni. Il maggior precursore delle oxilipine fungine è l’acido linoleico (18:2Δ9,12) che è sintetizzato mediante desaturasi dell’acido oleico (18:1Δ9). Le biotecnologie per la difesa delle colture contro Verticillium dahliae sono descritte nei successivi paragrafi.

Conidi di Verticillium dahliae
Figura 1 – Conidi di Verticillium dahliae

Biocontrollo batterico

Gli agenti di controllo biologico utilizzati contro Verticillium dahliae includono batteri antagonisti o loro prodotti metabolici. Su piante di cotone, in Cina, sono stati studiati gli effetti inibitori in vitro ed in campo di due rizobatteri che promuovono la crescita della pianta (PGPR): Bacillus tequilensis C-9, Sphingobacterium A1. L’effetto micostatico, anti-Verticillium dahliae, performante si presenta nel rapporto A1: C-9 = 1:9. L’aumento di C-9 nel misto colturale inibisce la produzione di spore fungine del 97.8% così come l’espressione di geni fungini codificanti per proteine virulente. I due batteri producono composti organici volatili e sostanze solubili con alto effetto micostatico. Tra questi composti si registrano gli alcoli, in particolare è il 3-metil-1-butanolo il più performante. L’effetto fungicida è associato con l’aumento della produzione di cotone, permesso dai due batteri PGPR.

Biocontrollo fungino

Numerosi sono gli agenti di controllo biologico sul fungo Verticillium dahliae. L’effetto micostatico deriva da sostanze non volatili prodotte dai microrganismi fungini Penicillium simplicissimum, Fusarium solani, Leptosphaeria, Talaromyces flavus, Fusarium oxysporum. Il fungo endofitico Chetomium globosum CEF-082 isolato da piante di cotone interagisce con Verticillium dahliae sopprimendo la sua crescita ed aumentando la resistenza del cotone al fungo. Le foglie di cotone trattate con CEF-082 riportano l’aumento generale delle difese della pianta, tra cui i composti reattivi dell’ossigeno, la lignina, i flavonoidi e i fenilpropani.

Fonti

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