Fitopatologia
Studio Completo delle Malattie delle Piante e Gestione dei Patogeni
La fitopatologia comprende lo studio di ciò che causa una malattia nelle piante; come un patogeno attacca la pianta a livello molecolare, cellulare, tessutale e dell’intera pianta; come l’ospite risponde all’attacco; come i patogeni vengono diffusi; come l’ambiente influenza il processo di malattia; e come gestire i patogeni delle piante per ridurre gli effetti della malattia sulle popolazioni vegetali.
Funghi
I funghi interagiscono con le piante come patogeni o benefici e possono influenzare i raccolti. I patogeni fungini delle piante possono causare enormi perdite nei raccolti e nella qualità di colture da campo, frutti e altri materiali vegetali commestibili, e questo problema sta diventando sempre più rilevante per la salute umana e per l’economia globale di questo secolo, con l’aumento della popolazione umana e le minacce del cambiamento climatico alle terre coltivabili.
I funghi possono distruggere i raccolti, e le conseguenze economiche di ciò sono state enormi nella storia umana. I funghi producono tossine velenose per gli esseri umani e gli animali.
Ad esempio, la Grande Carestia del Bengala del 1943 causata da Cochliobolus miyabeanus nel riso, la carestia della patata irlandese, causata da Phytophthora infestans, in Irlanda negli anni ‘40, e l’epidemia di ruggine della foglia del mais del sud del 1970-1971 negli USA. I funghi sono organismi eucarioti, eterotrofi e assorbenti con pareti cellulari.
Molti funghi patogeni delle piante sono classificati come necrotrofi. Questi funghi diventano parassitari, uccidono e poi si nutrono dei tessuti vegetali morti. I seguenti sono i funghi patogeni più dannosi in diverse colture: ruggine delle foglie, fusariosi del capo/scabbia, macchia del tritico, ruggine striata, macchia maculata, macchia bruna e muffa polverosa hanno causato perdite superiori all’1% a livello globale nel frumento. La muffa del collo, i borer dello stelo, il blast, la macchia bruna, il cancro batterico, il piegatore delle foglie e il saltatore delle piante brune hanno causato i danni maggiori nel riso.
La fusariosi e la marcescenza dello stelo di Gibberella, il verme dell’esercito, la macchia fogliare settentrionale, la fusariosi e la marcescenza della pannocchia di Gibberella, la marcescenza dell’infiorescenza e la ruggine del sud hanno causato la maggior parte delle perdite globali nel mais. La peronospora, la marcescenza bruna, la peronospora precoce e il nematode cisto hanno causato i danni maggiori. Nei fagioli di soia, il nematode cisto, la muffa bianca, la ruggine della soia, la peronospora fogliare di Cercospora, la macchia bruna, la marcescenza del carbone e i nematodi nodali hanno causato perdite globali superiori all’1% nelle patate.
Fungicidi
La classificazione dello sviluppo dei fungicidi è suddivisa in tre gruppi principali. Il più comune è SDHI (inibitori della succinato deidrogenasi) o quelli considerati SDHI per le caratteristiche della loro struttura chimica. Gli SDHI sono considerati uno dei gruppi più grandi di fungicidi agricoli, insieme ai DMI (inibitori della demetilazione) e agli inibitori del complesso III della catena di trasporto degli elettroni mitocondriali, ovvero QoI (inibitori della quinone fuori) e QiI (inibitori della quinone dentro).
I fungicidi post-SDHI sono ora ricercati a causa dei rapporti successivi di resistenza dei patogeni fungini agli SDHI esistenti. I DMI, inibitori della biosintesi degli steroli caratterizzati dal fungicida triazolo, svolgono un ruolo significativo nel controllo delle malattie delle piante grazie al loro ampio spettro, all’alto impatto terapeutico e allo sviluppo relativamente lento della resistenza.
La seconda tendenza globale è lo sviluppo di fungicidi con un nuovo meccanismo d’azione e una disposizione chimica speciale. Un altro approccio si basa su attivatori di difesa delle piante come fungicidi con effetto nutrizionale.
Nematodi
Conosciuti come parassiti, sorprendentemente ci sono circa 50 milioni di nematodi in un metro quadrato di suolo moderatamente fertile fino a 30 cm di profondità, dei quali il 10% sono parassiti delle piante. I nematodi parassiti delle piante si trovano nel suolo e nelle radici delle piante. La maggior parte delle specie è microscopica. I nematodi parassiti delle piante attaccano la maggior parte delle piante economicamente importanti in agricoltura, orticoltura e piante ornamentali. I sintomi attribuiti ai nematodi parassiti delle piante includono accorciamento, ingiallimento e appassimento. Il danno alle piante non è solo conseguenza dell’attacco diretto del nematode alla cellula della radice, ma anche dell’interferenza con il sistema radicale, riducendo la loro efficienza nell’accesso e nell’assorbimento di nutrienti e acqua. Le piante colpite dai nematodi presentano tipici sintomi di stress da siccità e carenza di nutrienti.
I nematodi a nodo radicale (Meloidogyne spp.) sono un gruppo diffuso e diversificato di nematodi parassiti delle piante. I nematodi a cisti (Heterodera, Globodera e Punctodera spp.) sono endoparassiti sedentari. I nematodi hanno caratteristiche molto specifiche. Alcuni hanno un ampio spettro di ospiti, come Aphelenchoide, mentre altri hanno un intervallo di ospiti più ristretto e specializzato, come Heterodera. Alcuni sono ectoparassiti, altri endoparassiti e alcuni sono entrambi, in diverse parti della pianta, in base alle loro abitudini alimentari, come Aphelenchoide. La maggior parte di essi ha un numero elevato di specie.
Approccio di Controllo dei Nematodi
I nematodi possono essere gestiti utilizzando diversi metodi, come la sanificazione dei campi e delle attrezzature come vasi, terriccio da vaso, agenti di biocontrollo come Paecilomyces lilacinus, rotazione periodica, fumigazione e l’uso di materiali da piantare puliti. I metodi di controllo dei nematodi sono generalmente divisi in fumiganti e non fumiganti. La maggior parte dei nematocidi mostra effetti di controllo entrando nel corpo del nematode attraverso la membrana fosfolipidica superficiale.
Il bromuro di metile, un tipico fumigante, ha avuto effetti diffusi ed è stato ampiamente utilizzato in tutto il mondo grazie al suo basso costo. Tuttavia, l’uso del bromuro di metile è stato interrotto nei paesi sviluppati entro il 2005 a causa delle preoccupazioni per il deterioramento dello strato di ozono e l’inquinamento delle acque sotterranee, come discusso nella riunione del Protocollo di Montreal nel 1995.
Diversi gruppi di nematocidi, inclusi fungicidi SDHI che agiscono sul complesso II, sono stati sviluppati e commercializzati da diverse aziende in tutto il mondo.
Batteri
Tutti i procarioti hanno membrane cellulari, ribosomi 70S citoplasmatici e una regione nucleare non delimitata da membrana. La maggior parte dei batteri patogeni delle piante sono saprofiti facoltativi. Erwinia amylovora, il batterio che causa il cancro al fuoco, si riprodurrà e causerà un numero crescente di infezioni finché le condizioni di umidità persisteranno. Gli enzimi sono proteine catalitiche. Gli enzimi degradanti cellulari (CDE) prodotti dai batteri patogeni delle piante riducono i componenti vegetali. Il controllo chimico delle malattie causate da procarioti fitopatogeni è reso difficile dai tempi di generazione brevi.
Virus
I virus delle piante causano perdite economiche per agricoltori, produttori e consumatori influenzando negativamente la crescita e la riproduzione delle piante, provocando la morte dei tessuti e delle piante ospiti, sterilità, riduzione delle rese o della qualità, fallimento del raccolto, maggiore suscettibilità ad altri stress, perdita di valore estetico, quarantena ed eradicazione delle piante infette, e aumento dei costi dei programmi di controllo e rilevamento.
I virus sono parassiti obbligati, ultramicroscopici e hanno cappucci proteici o capsidi. Le specie di virus possono anche essere suddivise in ceppi e isolati. I ceppi sono denominati quando un isolato di virus si dimostra diverso dall’isolato di tipo della specie in una caratteristica definibile, ma non abbastanza da essere considerato una nuova specie. I vettori dei virus includono insetti, acari, nematodi, funghi, semi, dodder e anche esseri umani e animali.
