Fusarium verticillioides

Caratteristiche

Fusarium verticillioides (Sacc.) Nirenberg è un fitopatogeno fungino, ed in particolare, uno dei principali agenti della fusariosi della spiga (Fusarium Head Blight, FHB), denominato anche Gibberella fujikuroi (Sawada) Wineland. Il genere Fusarium, appartenente al Phylum Ascomycota, è costituito da funghi filamentosi che si trovano ampiamente distribuiti nel terreno. Le piante ospiti spaziano dalla famiglia delle Poaceae a quella delle Liliaceae, come mais, riso (Bakanae del riso, che genera ipertrofia delle piante infette), frumento, avena, sorgo, asparago, etc.

Filogenesi

Morfologia delle colonie

Il micelio si presenta settato, e si riproduce in forma asessuata per mezzo di conidi. Questi sono prodotti da conidiofori posti alle estremità delle ife fungine. I conidiofori, infatti, sono ife fungine che producono apicalmente i conidi. I conidi (o conidiospore) sono spore di tipo unicellulare, vengono prodotti in elevata quantità e possono essere organizzati in formazioni a catenella che si distaccano dal tallo.

Patogenesi

Con il raggiungimento delle condizioni ottimali il micelio inizia a rilasciare le conidiospore, dando il via alla riproduzione asessuata. Le condizioni ottimali solitamente coincidono con il periodo della fioritura del mais. La germinazione delle spore avviene in un range termico compreso tra 4 e 37 °C, con un optimum di 25 °C, e umidità relativa superiore all’87%, con un optimum di circa 100%.

Lo sviluppo del fungo riesce con successo in un ambiente con clima temperato caldo, condizione tipica della campagna della Pianura Padana, con un range termico ottimale compreso tra 22,5 e 27,5 °C. Il minimo termico è compreso tra 2,5 e 5,0 °C, e le temperature massime comprese tra 32 e 37 °C; oltre questi limiti, lo sviluppo del fungo risulta compromesso.

La capacità di accrescimento di Fusarium verticillioides aumenta al raggiungimento di un valore di activity water di 0,96- 0,98. Questo valore corrisponde alla misura dello stato energetico dell’acqua all’interno di un sistema, con valori compresi tra 0 e 1.

Fusarium verticillioides è in grado di infettare la spiga in tre modi:

• Infezioni endofitiche: il fungo può essere presente nella granella di mais al momento della semina, determinando di conseguenza lo sviluppo di una pianta contaminata dall’origine. Il fungo si comporta da endofita senza manifestare i sintomi della fusariosi, ma producendo fumonisine. Questa produzione aumenta nel momento in cui la pianta è soggetta a condizioni di stress, determinando una maggior possibilità di manifestazione di marciumi radicali. Dalla radice, il fungo si sposta lungo la pianta a livello delle cariossidi. Qui la sua presenza si può rilevare durante la fase di maturazione lattea, con una maggior concentrazione quando la granella raggiunge il 20% circa di umidità.
• Infezioni attraverso le sete fiorali: il fungo sopravvive alle temperature invernali nei residui colturali rimasti in campo dopo la raccolta. Con il raggiungimento delle condizioni ottimali, i conidi si muovono sfruttando il vento e la pioggia, raggiungendo le sete fiorali presenti sulla sommità della spiga. Qui germinano, producendo ife che crescono lungo le sete raggiungendo le cariossidi, ove formano starburst, fitte reti di striature biancastre.
• Infezioni attraverso lesioni della pianta: approfittando degli spostamenti degli insetti sulle piante, le spore di Fusarium verticillioides raggiungono piante per colonizzarle attraverso lesioni. Il fungo, per esempio, è in grado di sfruttare i danni provocati dalle larve della piralide del mais (Ostrinia nubilaris) per entrare nella pianta e iniziare il processo infettivo.

Sintomatologia su piante

I sintomi da Fusarium verticillioides si manifestano prevalentemente a livello della spiga, con marciumi rosa diffusi nella zona apicale che comprendono anche le cariossidi. Vi è inoltre la formazione di muffa biancastra nella parte intermedia e basale della spiga, che successivamente cambia colore assumendo sfumature rosate o rossastre. Il fungo può coinvolgere anche gli stocchi con formazione di marciumi. Si tratta di sintomatologie tipiche della fusariosi della spiga, malattia che può manifestarsi in seguito alla contaminazione della pianta ospite con fumonisine, prodotte dal metabolismo secondario del fungo.

Come contrastare la contaminazione da Fusarium verticillioides

La prevenzione è la migliore pratica per contrastare Fusarium verticillioides e consiste nel ricreare un ambiente sfavorevole al suo sviluppo. Importante la scelta accurata del seme, che non deve provenire da colture che hanno manifestato sintomi della malattia. Un’ulteriore accortezza è la scelta di varietà resistenti al patogeno, buone pratiche agricole (rotazione delle colture, etc.), e la lotta agli insetti dannosi che possono provocare ferite, ottima via d’accesso per le spore del fungo. Importantissima la lotta alla piralide: nei paesi ove è consentita la produzione di OGM viene attuata attraverso la coltivazione di mais BT, un mais transgenico in grado di esprimere la tossina del Bacillus thuringensis kurstaki, che agisce provocando setticemia nell’insetto e, conseguentemente, diminuisce la possibilità di invasione fungina. Poste le piante in condizioni di elevata presenza di insetti, le concentrazioni di fumonisina sono risultate inferiori nel mais transgenico rispetto alla comune coltura di mais.

Fumonisine

Le fumonisine sono micotossine prodotte da funghi del genere Fusarium spp. Il fungo le sintetizza all’inizio della fase di maturazione cerosa della cariosside, circa 30 giorni dopo la fioritura, e in post- raccolta durante la conservazione. Le condizioni termiche ottimali per la sintesi di fumonisine sono comprese tra 15 e 30 °C, variabile a seconda del ceppo fungino. Queste micotossine possono essere distinte in quattro gruppi, denominati A, B, C e P. Le fumonisine più attive sono quelle appartenenti al gruppo B, in particolare B1 e B2, molto importanti per il mais. Le fumonisine sono riconosciute dalla Commissione Europea come molecole di elevata pericolosità, tanto da stabilire i livelli massimi di tolleranza per il contenuto di queste molecole negli alimenti. Per il mais destinato al consumo diretto, il limite stabilito è 1000 ppb, mentre per i cereali da colazione e prodotti a base di mais è 800 ppb.

Fumonisine e alimentazione

L’uomo e gli animali possono entrare in contatto con le fumonisine attraverso la dieta. Queste tossine infatti si trovano all’interno di molti alimenti, tra cui farine e prodotti a base di cereali, birra, asparagi, fagioli, etc. La farina di mais e le miscele da forno sono i prodotti che presentano i livelli più elevati di fumonisine rispetto ai prodotti maggiormente trasformati:

• Mais dolce e pop corn hanno basse concentrazioni di fumonisina;
• Carne, latte, uova contengono tracce trascurabili della micotossina;
• I prodotti di macinazione presentano tracce di fumonisina distribuite in modo non uniforme, con quantità maggiori nella crusca, nel glutine e farine;
• L’amido di mais contiene tracce trascurabili di micotossina.

I processi di molitura e distillazione non sono in grado di degradare sensibilmente queste micotossine. Sono però oggetto di ricerca gli effetti della cottura: alcuni studi suggeriscono che le fumonisine siano resistenti alla degradazione a temperature normalmente utilizzate per la cottura, ma altri indicano una diminuzione della concentrazione di micotossina in prodotti preparati con la frittura o la sterilizzazione in autoclave.

Problematiche su uomo e animali

La presenza di fumonisine nella dieta alimentare può spesso essere associata a diversi tipi di malattia, fra cui l’induzione di diverse forme di cancro, mutazioni genetiche e disordini estrogenici, gastrointestinali, urogenitali, vascolari, renali e nervosi. In alcuni casi le fumonisine possono compromettere il sistema immunitario, riducendo la resistenza alle malattie.

Le concentrazioni di fumonisina possono essere periodicamente elevate, e questo comporta la possibilità che si manifestino epidemie correlate alla fumonisina in animali come equini e suini.

Il consumo di mais o derivati contaminati da fumonisina B durante le prime fasi di gravidanza è stato recentemente associato al rischio di difetti del tubo neurale nelle popolazioni umane la cui dieta è basata prevalentemente su mais. Nonostante ciò, l’integrazione di folati può salvaguardare gli embrioni e ripristinarne il normale sviluppo. L’acido folico protegge da questa problematica indotta da fumonisina. Gli studi clinici ed epidemiologici sull’uomo hanno identificato negli integratori vitaminici contenenti acido folico un valido aiuto per ridurre il rischio di difetti al tubo neurale nel bambino, anche se il meccanismo di protezione è ancora sconosciuto.

La sintomatologia associata alla fumonisina varia a seconda della specie ospite e dell’organo bersaglio. La diagnosi dipende dall’individuazione delle lesioni caratteristiche negli animali colpiti e dalla presenza di fumonisina del mangime. Per esempio, possono verificarsi segni neurologici nei cavalli, o stress respiratorio nei suini.

Terapia

L’utilizzo di mezzi chimici per la lotta al Fusarium verticillioides non è possibile poichè non esistono prodotti autorizzati utilizzabili in campo. Riguardo la lotta biologica, invece, gli studiosi stanno testando l’utilizzo di agenti di biocontrollo, come specie batteriche con buone capacità di controllo sul fungo, come alcuni ceppi di Bacillus spp. e Microbacterium spp.

Ad oggi non esiste un trattamento specifico contro la tossicità da fumonisina, se non la rimozione della fonte contaminata dall’alimentazione.

Fonti

• http://www.mycobank.org/mb/314223
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC150081/
• Kamle M., Mahato D.K, Devi S., Lee K.E., Kang S.G., Kumar P. (2019), Fumonisins: Impact on Agriculture, Food, and Human Health and their Management Strategies, Toxins 2019, 11, 328
• Causin R. (2006), Funghi e micotossine. Mais e sicurezza alimentare, Venero agricoltura, pp. 17-23.
• Georgiadou S. P., Velegraki A., Arabatzis M., Neonakis I., Chatzipanagiotou S., Dalekos G. N., Petinaki E. (2014), Cluster of Fusarium verticillioides bloodstream infections among immunocompetent patients in an internal medicine department afer reconstruction works in Larissa, Central Greece. Field Crops Research. Volume 86. pp. 267-271.
• Logrieco A., Mul`e G., Moretti A., Bottalico A. (2002), Toxigenic Fusarium species and mycotoxins associated with maize ear rot in Europe.
• Lanubile A., Maschietto V., Borelli V.M., Stagnati L., Logrieco A.F., Marocco A. (2017), Molecular Basis of Resistance to Fusarium Ear Rot in Maize.
• https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/fusarium-verticillioides
• https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15572536.2005.11832897
• https://www.venetoagricoltura.org/upload/pubblicazioni/MAIS_SICUREZZA_ALIMENTARE/Mais_Cap.%201.pdf
• Bacon C. W., Porter J. K., Norred W. P., Leslie J. F. (1996), Production of fusaric acid by Fusarium species. Microbiology. Volume 62. pp. 4039-4043.
• IMMAGINE: https://www.flickr.com/photos/cimmyt/4910982623
• Torres A., Ramos A.J., Soler J. Sanchis V., Marin S.. SEM study of water activity and temperature effects on the initial growth of Aspergillus ochraceus, Alternaria alternata and Fusarium verticillioides on maize grain. International Journal of Food Microbiology. Volume 81. (2003). Pp. 185-193.
• Zanon S.. Possibilità di controllo della contaminazione da micotossine nel mais attraverso la selezione varietale. Tesi di Laurea Triennale in Scienze e Tecnologie Agrarie. (2015).
• Blandino M., Mancini M.C., Reyneri A.. Allerta Fusarium sul grano: riconoscere i sintomi in campo. Informatore Agrario. Volume 24. (2010). Pp. 50-53.
• IMMAGINE: https://www.flickr.com/photos/cimmyt/5124336192/in/photostream/
• Salamini F., Lorenzoni C., Negri A.. Il Mais. Collana Coltura&Cultura, Script editore. (2009).
• Chulze S. N., Palazzini J. M., Torres A. M., Barros G., Ponsone M. L., Geisen R., Schmidt-Heydt M., Köhl J. (2015), Biological control as a strategy to reduce the impact of mycotoxins in peanuts, grapes and cereals in Argentina. Journal of Hospital Infection. Volume 32: 471-479.