Patologia vegetale

Corso di patologia vegetale

0.0: Cos’è la patologia vegetale

La patologia vegetale s'interessa delle malattie imputabili a fattori biotici quali funghi, batteri, virus… e alle malattie dovute a fattori abiotici quali carenze o eccessi nutritivi, condizioni climatiche e sostanze chimiche.

È una materia trasversale, che, assieme all’entomologia, alla zoologia agraria e la nematologia, permette di capire come agire sui danni rivolti alle piante.

• Virus 0.02-0.3 μm
• Batteri 2-10 μm
• Funghi 10 μm – km
• Nematodi 100 μm – mm
• Insetti mm - cm

0.1: Malattia ed agente patogeno

Per malattia si intende la manifestazione dell’attività di un agente che altera la fisiologia della pianta; l’agente può essere di natura biotica o abiotica.

La prima cosa da fissare è che nome della malattia ed agente patogeno non coincidono: non sono la stessa cosa! La malattia è la manifestazione, l’agente patogeno è la causa.

Esempi:

• Peronospora della vite → Plasmopara viticola
• Peronospora della patata → Phytophthora infestans
• Complesso del disseccamento rapido dell’olivo → Xylella fastidiosa
• Cancro corticale del castagno → Cryphonectria parasitica
• Tracheofusariosi del pomodoro → Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici

Vedremo che per alcuni funghi avremo due nomi: uno per il ciclo sessuato, uno per il ciclo asessuato.

0.2: Cosa studia la patologia vegetale

La patologia vegetale (nosologia* vegetale o fitopatologia) viene tradizionalmente divisa in:

• Patologia vegetale generale → studia gli eventi patologici e li esamina per cercare di cogliere le cause d’insorgenza degli eventi patologici (aspetti teorico-scientifici e contributi da altre discipline);
• Patologia vegetale speciale → si occupa dell’analisi dettagliata dei singoli casi fitopatologici.

0.3: Branche della fitopatologia

• Anatomia patologica → studio delle malattie mediante esame macroscopico degli organi o microscopico dei tessuti e delle cellule
• Sintomatologia → cambiamenti di colore, forme, dimensioni studiando le alterazioni
• Eziologia → studio degli agenti patogeni
• Epidemiologia → studio di come le dinamiche di una malattia evolvono e si diffondono nel tempo e nello spazio
• Fisiopatologia vegetale → studio delle fisiopatie
• Fitoiatria → studio degli interventi per curare o prevenire la pianta dalle malattie

0.4: Ruolo della patologia vegetale nella produzione

Un altro aspetto che evidenzia l’importanza della patologia è la produzione agraria riferita ad una coltura: lasciare le piante senza difesa vuol dire alterazione della resa (produzione primaria).

Sulla base di questo si hanno 3 tipi di produzione:

1. Produzione ottenibile → vengono conseguite tutte le strategie di controllo possibili in modo ottimale; la variabile risiede nei fattori ambientali, fertilità del suolo, luce…;
2. Produzione economica → vengono conseguite solo le pratiche che assicurano la massima convenienza economica ai fini del tornaconto;
3. Produzione primitiva → è la produzione conseguibile senza l’impiego di alcun metodo di lotta alle malattie e agli insetti…!!

Ricorda: non solo gli agenti patogeni concorrono a causare perdite di resa (guarda grafico a torta)!!

Percentuali che cambiano a seconda della specie: ad esempio, nella vite sono i funghi gli agenti maggiormente dannosi piuttosto che gli insetti; viceversa nell’olivo.

0.5: Patologia, cambiamento climatico e popolazione

Nonostante gli sforzi dell’ultimo decennio, ancora si verificano perdite di fette di produzione del 20-40%; fetta che potrebbe sfamare altre persone, limando il problema del “World Hunger”:

In concomitanza al fatto che:

1. La popolazione è sempre più in crescita,
2. L’emissione di gas serra (e dunque la temperatura) è in continuo aumento
3. La SAU per la produzione globale è pressoché la stessa

Equivale al 50% di ulteriore cibo richiesto per la stessa superficie coltivabile, con una migliore sostenibilità.

La calendarizzazione dei trattamenti e l’utilizzo responsabile dei prodotti fitosanitari è sicuramente un fattore chiave da tenere in considerazione.

Di seguito:

1. Un grafico che mostra il crescente uso dei prodotti fitosanitari nel corso dei decenni:
2. Pesticidi applicati dalle diverse nazioni (Kg/ha) riferito alla SAU:

1.0: Malattia

La malattia è qualunque alterazione localizzata o generalizzata di aspetto morfologico-funzionale rispetto al suo stato normale causata da fattori biotici o abiotici, riconoscibile da qualche sintomo o segno e che produce un qualche danno alla pianta.

Un po' di glossario:

• Patogeno: è qualsiasi fattore, animato o inanimato, capace di produrre malattie per processi di continua irritazione;
• Suscetto: è l’organismo sul quale il patogeno esplica la sua azione deleteria;
• Parassita: è un organismo che vive al di sopra o all’interno di un altro organismo detto ospite ottenendo da questo tutto o parte del nutrimento di cui abbisogna per vivere e non fornendo alcun vantaggio a quest’ultimo;
• Ospite: è la “vittima” di un rapporto nutrizionale e cioè l’organismo al quale il parassita sottrae nutrimento.
• Patogenesi → sequenza di eventi che si susseguono in un processo patologico. La patogenesi è una battaglia tra ospite e patogeno arbitrata dall’”ambiente”.
• Patogenicità → capacità di causare una malattia
• Virulenza → misura della patogenicità

1.1: Parassiti vs patogeni

Parassita e patogeno non sono sinonimi.

Parassitismo: relazione tra due organismi nella quale uno dei due trae il suo nutrimento dall’altro (non necessariamente lo danneggia). Il parassita può vivere sulla sua superficie esterna (epifiticamente), oppure all’interno dello stesso (endofiticamente).

Patosismo: relazione tra due organismi nella quale uno dei due danneggia l’altro (non necessariamente lo parassitizza). Il termine patogeno si riferisce ad un qualsiasi fattore in grado di determinare l’insorgenza di una malattia: può trattarsi di un fattore biotico (parassita, virus), un fattore abiotico (di natura meteorica, edafica o tossicologica), oppure di un organismo non a contatto con la pianta e pertanto non parassita, ma in grado di condizionarne negativamente la vita.

I fattori biotici che causano la malattia non sono sempre parassiti: a sx piante di pomodoro ricoperte da fungo (oidio) che è parassita; a dx c’è sempre un patogeno che causa la malattia ma non è parassita (fumaggine → funghi saprofiti che mangiano essudati da insetti es. cocciniglia).

Puoi mettere nell’erbario la fumaggine.

1.2: I postulati di Koch

Koch fu il primo a trovare una connessione tra malattia ed agente: Koch isolò dai tessuti di animali malati i bacilli del carbonchio, li coltivò in laboratorio e ne identificò il ciclo vitale di tipo sporigeno.

Attraverso l'inoculazione delle cellule in animali non affetti da alcuna patologia osservò l'insorgenza della malattia e la possibilità di isolare tale microrganismo dal tessuto degli animali infettati sperimentalmente.

Questi criteri sono conosciuti appunto come postulati di Koch.

Come funziona questo ciclo proposta da Koch?

1. Il sospetto patogeno deve trovarsi costantemente associato con l’organismo sul quale viene rilevata la sindrome (insieme dei sintomi).
2. Il patogeno deve essere isolato in coltura axenica e caratterizzato.
3. Il patogeno, reinoculato su un ospite sano, deve riprodurre su quest’ultimo la sindrome.
4. Il patogeno deve esser reisolato dal nuovo ospite e di nuovo caratterizzato.

Limiti: organismi biotrofici, fisiopatie, malattia a eziologia complessa.

1.3: Triangolo della malattia

Arriviamo ad un pilastro della patologia vegetale: il triangolo della malattia.

Ai tre vertici del triangolo vi sono i 3 elementi che concorrono all’insorgere della manifestazione della malattia.

Precisiamo che le condizioni devono essere soddisfatte contemporaneamente:

1. L’ospite deve essere suscettibile (ricettivo alla malattia);
2. Il patogeno deve essere virulento (può essere più o meno virulento)
3. Condizioni ambientali che devono essere favorevoli alla manifestazione della malattia

Ne manca una e la pianta non si ammala.

L’importante è, per prevederle, quali sono queste 3 condizioni, in particolare le condizioni ambientali.

Es:

2.0: Ambiente: clima, microclima ed interpretazione dei parametri climatici

Abbiamo detto che delle 3 condizioni del triangolo, quelle ambientali sono quelle da tenere maggiormente in considerazione.

2.1: Atmosfera

L’atmosfera ha una composizione del tipo:

La densità dell’aria atmosferica (per convenzione a 15°C e al livello del mare) è di circa 1,225 kg/m³.

La densità è strettamente legata alla temperatura: essa varia a seconda dell’ora del giorno e della stagione (e ulteriori variazioni in dipendenza dell'attività solare).

Conoscere le differenze di densità ci serve a conoscere le differenze di pressione, che sono la causa motrice dei venti.

2.2: Variabili climatiche in agrometeorologia

Le variabili climatiche da considerare in agrometeorologia sono:

Principali:

• Luce
• Temperatura
• Umidità
• Pioggia

Secondari:

• Temperatura di rugiada
• Vento

2.2.1: Temperatura

È una grandezza fisica che esprime lo stato termico di un corpo e la sua attitudine a scambiare calore (energia) con altri corpi.

La temperatura dell’atmosfera dipende dall’energia solare ed è influenzata dalla:

• Altitudine (6,5-10 °C ogni 1000 m) →
• Latitudine → dipende dalle stagioni (maggiore o minore inclinazione dei raggi solari)
• Distanza da masse d’acqua → inerzia dell’acqua ai cambiamenti di temperatura
• Albedo → capacità di riflettere e di assorbire radiazioni solari
• Trasparenza dell’aria → particolato, CO₂, vapore…

Della temperatura ci interessa molto l’escursione termica, che può essere:

• Escursione termica giornaliera (differenza Min e Max giornaliera)
• Escursione termica stagionale (differenza Min invernale e Max estiva giornaliera)

L’escursione termica ha un andamento diverso al suolo o a 10 metri d’altezza.

Poiché il suolo ha un calore specifico maggiore rispetto all’aria raggiunge la T° Max al tramonto e la minima all’alba, l’aria la max la raggiunge a mezzogiorno.

Un fenomeno importante è l’inversione termica: nel caso di vallate appenniniche strette, succede che, scendendo verso valle diminuisce la temperatura, a causa di repentini spostamenti di masse d’aria fredde più dense che scendono verso valle e restano bloccate lì.

2.2.2: Pioggia

Fenomeno ancora più importante da un punto di vista patologico.

La pioggia è la precipitazione di acqua liquida sotto forma di gocce.

Della pioggia ci interessa sapere:

1. Quantità → espressa in mm (1 mm = 10 m³/ha = 1L/m²). Conoscere i mm di pioggia vuol dire conoscere parte del clima di un luogo (dati meteorologici 30nnali).
2. Distribuzione
3. Intensità → quantità di pioggia caduta nell’unità di tempo (mm h^-1). Lo smaltimento delle acque in eccesso (superficiali e non) altro non è che una relazione tra intensità di pioggia e velocità di infiltrazione dell’acqua nel terreno;
4. Frequenza → numero di giorni di pioggia verificatisi in un determinato intervallo n.

Anche per le piante fa differenza: in un clima dove piove poco e per tanti eventi, la pianta resta sempre bagnata; viceversa, in un clima dove piove tanto per pochi eventi, la pianta non è sempre bagnata.

2.3: Diagrammi climatici

Esame: da dove vieni? San Sebastiano al Vesuvio. Disegnami il diagramma climatico di tale luogo.

2.3.1: Diagramma ombrotermico

È un diagramma in cui a sinistra è riportata la temperatura media (mensile), a destra la pioggia totale cumulata; unendo i punti si forma il grafico.

È importante definire queste due variabili per capire la collocazione di una coltura.

Es: diagramma ombrotermico di un clima mediterraneo (estati calde e asciutte, inverni miti e piovosi).

Al di sopra del grafico ci sono altre info (Tmedia, pioggia media etc…).

2.4: Radiazione solare

L'irradianza solare (SI) è la potenza per unità di area ricevuta dal Sole sotto forma di radiazione elettromagnetica nell'intervallo di lunghezza d'onda dello strumento di misura.

L'irradianza solare nell’unità di tempo è chiamata irraggiamento solare, insolazione o esposizione solare. Tuttavia, l'insolazione è spesso utilizzata in modo intercambiabile con l'irradianza nella pratica.

La radiazione solare consta di una serie di lunghezze e frequenze variabili, che reincarnano il tipo di “sottoradiazione”: raggi UV, PAR, IR…

Il controllo dello spettro di luce Red/FarRed; BLU; UV offre la possibilità di controllare morfologia e qualità delle piante.

Secondo alcuni studi, gli UV influenzano la formazione di metaboliti benefici (antociani, flavonoidi, consistenza); mentre R/FR e luce BLU controllano la morfologia:

• Blu: piante corte, maggiori ramificazioni, foglie piccole e spesse;
• Basso rapporto R/FR: piante lunghe, pochi laterali e foglie ampie e sottili.

La risposta morfologica dipende molto dalla specie.

2.4.1: Spettro luce e sporulazione dei patogeni

Parliamo del caso della peronospora del basilico (Peronospora belbahrii), la cui sporulazione è favorita dalla luce diretta sulle foglie.

C’è un ricercatore che ha trovato una soluzione in relazione con la luce: le foglie venivano poste a luce ininterrotta e in alcuni punti venivano applicati dei tappi sopra.

Questo esperimento ci racconta che per differenziare le nuove strutture per diffondersi, il fungo lo fa solo se c’è alternanza di luce e buio.

Se interrompiamo questo ciclo interrompiamo la diffusione.

Non trova tanta applicazione pratica per i costi associati alla luce.

2.5: Umidità relativa ed umidità assoluta

Esame: differenze UR e UA.

Umidità assoluta

Peso, espresso in grammi, di vapore contenuto nell’unità di volume d’aria (g m^-3); la proprietà fondamentale che dobbiamo ricordare è che la capacità dell’aria di contenere acqua dipende dalla temperatura: tanto più scende T tanto diminuisce la quantità d’acqua.

Umidità relativa

Si identifica come il rapporto % tra il contenuto di vapore dell’atmosfera e la quantità massima che potrebbe contenere ad una determinata temperatura.

Spesso si usa l’umidità relativa come misura perché è la più facile da capire.

2.6: Il vento

È definito come il movimento di masse d’aria causato da differenze di pressione tra due regioni. Si misura in m/s o Km/h.

Il vento, assieme all’umidità, influenzano la velocità di evaporazione.

2.6.1: Vento e strato limite

Lo strato limite è uno spessore fisico di aria intorno ai corpi (pianta) dove gli scambi avvengono solo per diffusione (per gradiente di concentrazione); fuori lo strato limite gli scambi avvengono anche per convezione (sono trasportate via).

È spesso 1-2 cm.

Se c’è vento questo strato riduce lo spessore perché la parte convettiva diventa più ampia. Motivo per cui il corpo sentirà più freddo (T percepita, che è diversa dalla T reale).

Es: T reale -1; percepita -14.

2.7: Vento, temperatura, umidità e punto di rugiada

Se consideriamo di avere una data concentrazione di vapore acqueo per kg di aria, durante il giorno si verificano le seguenti fasi:

1. Durante la notte la temperatura scende e le particelle di acqua tendono ad aggregarsi e formare condensa (acqua allo stato liquido);
2. La mattina prima del sorgere del sole è il momento più freddo di massima concentrazione di vapore acqueo;
3. Con il sorgere del sole l’aria torna a riscaldarsi e può contenere di nuovo più vapore acqueo.

Punto di rugiada

O “dew point” si riferisce ad uno stato termodinamico in cui una miscela (l’atmosfera) diviene satura di vapore.

Oltre il punto di rugiada (cioè, a temperatura maggiore) si ha la presenza solo di vapore, mentre sotto il punto di rugiada (cioè, a temperatura minore) il sistema è bifase (costituito da un liquido in equilibrio con il suo vapore). Si definisce, invece, punto di brina (congelamento) quel particolare punto di rugiada fissato ad una temperatura sottozero.

L’aria calda, in termini di umidità assoluta, contiene più acqua dell’aria fredda. Pertanto, quando l’aria calda si raffredda si forma la condensa.

Quindi, in un ambiente con una certa concentrazione di vapore acqueo, diminuendo la temperatura, quel valore di concentrazione di vapore acqueo diventa punto di saturazione dando origine alla condensa.

Il punto di rugiada altro non è che una temperatura a cui l’aria condensa.

Se nello stesso ambiente prima di raggiungere la T di saturazione del vapore, è presente un qualsiasi corpo alla T di rugiada, si verifica una condensazione di vapore su di esso (ciò si ver