Fisiopatologia vegetale - schemi riassuntivi

Interazioni tra organismi

Relazioni ecologiche

Relazioni ecologiche: non c'è contatto fisico tra i bionti.

Sinergiche: interazione in cui uno dei due bionti crea condizioni, es. alterazioni del substrato, che sono favorevoli e possono essere sfruttate dall'altro bionte interessato nella relazione.

Antagonistiche: competizione tra due bionti per nutrimento, acqua, luce, es. consociazioni errate, piante infestanti, che è sfavorevole ad entrambi e.

Simbiosi

Simbiosi: c'è contatto fisico tra i bionti, da questa relazione uno o entrambi i bionti possono trarre vantaggio.

Mutualismo: entrambi i bionti traggono vantaggio dalla simbiosi.

Commensalismo: solo uno trae vantaggio dalla simbiosi, ma non arreca danni all'altro.

Parassitismo: solo uno trae un vantaggio della simbiosi e arreca danno all'altro bionte (-> patogeno).

Per nutrirsi hanno bisogno dei processi metabolici delle cellule vegetali.

Biotrofi.

Si nutrono uccidendo le cellule dell'ospite.

Necrotrofi.

Parassiti

Obbligati: non possono vivere al di fuori dell'ospite.

Facoltativi: possono vivere al di fuori dell'ospite ed essere coltivati in vitro.

Endofiti.

Vivono all'interno dell'ospite.

Epifiti.

Vivono sulla superficie dell'ospite.

Sintomatologia

Sintomatologia: studio di sintomi o ricerca di segni che testimoniano la presenza di un patogeno.

1) Modificazioni cromatiche

• Clorosi e ingiallimenti.
• Clorosi delle nervature: internervali e perinervali.
• Rottura di colore.
• Striature.
• Mosaici.
• Ticchiolature.

2) Soluzioni di continuità o distacco di parti

• Antoptosi.
• Carpotosi.
• Filloptosi.

3) Necrosi e alterazioni degenerative

• Cancri.
• Galle.
• Macchie necrotiche.
• Degenerazioni delle radici.
• Carie.

4) Modificazioni di forma/dimensioni

• Scopazzi.
• Fillodia.
• Virescenza.
• Riduzione delle dimensioni di frutti.
• Bolosità.

Interazioni tra organismi

Relazioni ecologiche

Relazioni ecologiche: non c'è contatto fisico tra i bionti.

Sinergiche: interazione in cui uno dei due bionti crea condizioni, es. alterazioni del substrato, che sono favorevoli e possono essere sfruttate dall'altro bionte interessato nella relazione.

Antagonistiche: competizione tra due bionti per nutrimento, acqua, luce, es. consociazioni errate, piante infestanti, che è sfavorevole ad entrambi e.

Simbiosi

Simbiosi: c'è contatto fisico tra i bionti, da questa relazione uno o entrambi i bionti possono trarre vantaggio.

Mutualismo: entrambi i bionti traggono vantaggio dalla simbiosi.

Commensalismo: solo uno trae vantaggio dalla simbiosi, ma non arreca danni all'altro.

Parassitismo: solo uno trae un vantaggio della simbiosi e arreca danno all'altro bionte (-> patogeno).

Per nutrirsi hanno bisogno dei processi metabolici delle cellule vegetali.

Biotrofi.

Si nutrono uccidendo le cellule dell'ospite.

Necrotrofi.

Parassiti

Obbligati: non possono vivere al di fuori dell'ospite.

Facoltativi: possono vivere al di fuori dell'ospite ed essere coltivati in vitro.

Endofiti.

Vivono all'interno dell'ospite.

Epifiti.

Vivono sulla superficie dell'ospite.

Sintomatologia

Sintomatologia: studio di sintomi o ricerca di segni che testimoniano la presenza di un patogeno.

1) Modificazioni cromatiche

• Clorosi e ingiallimenti.
• Clorosi delle nervature: internervali e perinervali.
• Rottura di colore.
• Striature.
• Mosaici.
• Ticchiolature.

2) Soluzioni di continuità o distacco di parti

• Antoptosi.
• Carpoptosi.
• Filloptosi.

3) Necrosi e alterazioni degenerative

• Cancri.
• Galle.
• Macchie necrotiche.
• Degenerazioni delle radici.
• Carie.

4) Modificazioni di forma/dimensioni

• Scopazzi.
• Fillodia.
• Virescenza.
• Riduzione delle dimensioni di frutti.
• Bollosità.

1 Inoculazione

Inoculo: insieme di propaguli del patogeno.

Batteri, virus, funghi

• Batteri: cellule batteriche.
• Virus: particelle virali.
• Funghi: miceli, sclerozi, spore, corpi fruttiferi.

Le fonti: piante infette, insetti, animali, piante parassite, materiale vegetale morto, materiale di propagazione infetto.

Diffusione degli inoculi: tramite l'azione dell'uomo, semi contaminati, forbici da potatore, scarpe, agenti abiotici, vento, pioggia, grandine, vettori, insetti, nematodi, acari, uccelli, etc.

2) Ancoramento

Tramite:

• Fibrille di cellulosa, batteri.
• Appressorio, funghi.
• Sostanze mucillaginose che a contatto con l'acqua diventano adesive, forze elettrostatiche.

3) Riconoscimento

Interazione incompatibile

• Parassita/pianta non ospite.
• Parassita/pianta ospite resistente.
• Fenotipo: resistenza.

Interazione compatibile

• Parassita/pianta ospite.
• Fenotipo: suscettibilità, dopo il periodo di incubazione si ha la comparsa dei sintomi.

4) Penetrazione

Penetrazione attiva: funghi: riescono attivamente a raggiungere le aperture naturali, inoltre possono anche penetrare attraverso parti intatte della pianta tramite particolari strutture, ife di penetrazione.

Penetrazione passiva: batteri: non riescono attivamente a raggiungere le aperture naturali delle piante per penetrarvi. Riesco a penetrare tramite risucchio, ad esempio virus.

Tramite:

• Aperture naturali.
• Idatodi.
• Stomi.
• Lenticelle.
• Stigmi.
• Ferite, lesioni causate da animali, condizioni climatiche avverse.

5) Colonizzazione

Colonizzazione biotrofica.

Il patogeno si nutre senza uccidere le cellule: non viene danneggiato il plasmalemma.

Colonizzazione necrotrofica.

Si nutre uccidendo le cellule.

In base alle modalità nutritive del patogeno:

In base alla localizzazione: funghi: intra e intercellulare e vasi xilematici.

Batteri: intercellulari.

Virus: intracellulari.

Batteri esigenti: a livello di xilema/floema.

Penetrazione: il patogeno supera le barriere esterne della pianta.

Colonizzazione: il patogeno supera le barriere interne della pianta, soddisfa le proprie esigenze nutrizionali.

Comparsa dei sintomi: dopo un tempo di incubazione si avranno delle manifestazioni patologiche dovute all'infezione.

Evasione: il patogeno evade e si diffonde nell'ambiente per infettare altre piante.

Colonizzazione biotrofica

Il patogeno si nutre non determinando la morte cellulare, successivamente si avrà necrosi, generalmente a seguito della moltiplicazione del patogeno.

Nel caso dei funghi si hanno determinate strutture che appunto sono tipiche nei funghi biotrofi: queste sono gli austori.

I sintomi associati alla colonizzazione biotrofica sono le green-island.

Produzione da parte dei patogeni di fitormoni per stimolare il metabolismo cellulare e assicurarsi il nutrimento.

Colonizzazione necrotrofica

A carico di:

• Apoplasto: insieme di pareti cellula e spazi intercellulari, non comprende i plasmolemmi.
• Simplasto: insieme di protoplasti collegati tra loro mediante plasmodesmi.

Tramite: EDPC.

• Pectino litici.
• Deg. cellulosa.
• Deg. lignina.
• Marciumi, tracheofurasi, sclerotinia.
• Carie bianca del legno.

Gli EPDC hanno funzioni:

• Tossiche: danneggiano il simplasto.
• Maceranti: disgregano i tessuti.
• Nutrizionale: favoriscono la colonizzazione.
• Meccanica: permettono l'avanzata del patogeno.

Tramite:

• Tossine.
• Senza meccanismi litici.
• Ospite-specifiche.
• Determinanti patogenicità.
• Non ospite-specifiche.
• Non determinanti patogenicità.

Enzimi digestivi: per digerire le macromolecole, liberate a causa della lisi cellulare, in molecole più semplici che possano essere assorbite da patogeno, amilasi, proteasi, lipasi, fosfolipasi etc.

Diagnosi

Diagnosi: studio delle cause determinanti la malattia ai fini di intervenire con i mezzi e le metodologie adeguate.

Tradizionale

Anamnesi.

• Conoscenza fenotipica della pianta sana.
• Capire la distribuzione delle manifestazione patologiche nella pianta e delle colture in un terreno.
• Quadro degli interventi tecnici quali concimazione, pesticidi, rotazioni, diserbanti.
• Prelevare un campione e conservare a 4-8.

Indagini microscopiche di laboratorio.

• Osservazione del campione tramite microscopio per accertare la presenza di strutture caratteristiche associate al patogeno.
• Creazione di una camera umida tale da consentire la crescita di funghi e/o colture batteriche.
• Isolamento su terreni di coltura adatti seguiti da analisi al microscopio.

Questi interventi possono essere sufficienti ad identificare il patogeno per le malattie più comuni e tipiche.

Sierologica

Immunofluorescenza.

• Diretta.
• Indiretta.

Analisi immunoenzimatiche

ELISA.

Tramite indagine molecolare

PCR e affini.

• PCR.
• RT PCR.
• Nested PCR.
• Multiplex PCR.
• LAMP.
• Ibridazione.

Resistenza della pianta

Resistenza della pianta.

Sfuggenza.

Tolleranza.

Resistenza specifica.

Linee di difesa della pianta

I. Passive, pre infezionali e pre-costituite.

Morfologiche.

• Contrasto dell'adesione.
• Contrasto della penetrazione.
• Contrasto della colonizzazione.

Chimiche.

• Assenza di sostanze attrattive/presenza di sostanze repellenti.
• Sostanze inibenti lo sviluppo del patogeno.

II. Attive, post infezionali e indotte.

Morfologiche.

• Differenziamento di strutture istologiche.
• Diff. di strutture cellulari/morte programmata.

Chimiche.

• Fitoalessine.
• Composti fenolici, polifenolo perossidasi.
• Proteine PR.

Riconoscimento pianta/patogeno

PAMP, strutture associate al patogeno o suoi metaboliti, endogeni.

DAMP, prodotte dalle piante così da innescare meccanismi di resistenza, esogeni.

Elicitori

• Generali: determinano la risposta del non ospite.
• Specifici: sono il prodotto dei geni AVR. Determinano la risposta dell'ospite, sono effettori prodotti da alcune razze fisiologiche nei confronti di specifiche cultivar.

Recettori

• RLP: due domini.
• RK: tre domini.
• Extracellulare, lega PAMP/DAMP.
• Trans-membrana.
• Intracellulare, responsabile della trasmissione dell'impulso a livello del nucleo della cellula così che siano trascritti i geni R.
• Proteine R.

Il riconoscimento degli effettori del patogeno può essere di tipo:

• Diretto.
• Indiretto: tramite particolari proteine di guardia che si comportano da adattatori.

Modello zig zag

Modello zig zag: rappresentazione schematica dell'interazione pianta-patogeno.

PAMP/DAMP, elicitori generali, si legano a PRR, recettori -> immunità scatenata dai PAMP, PTI.

Superamento della PTI di alcuni patogeni tramite la produzione di effettori, codificati dai geni AVR.

Se la pianta non possiede geni R con fenotipo dominante -> suscettibilità, ETS.

Se la pianta possiede geni R con fenotipo dominante -> codificano per proteine NB/LRR -> immunità, ETI.

Immunità = risposta di difesa della pianta: è dipendente dalla produzione di acido salicilico.

Resistenza acquisita a livello locale LAR.

Resistenza acquisita a livello sistemico SAR.

Nelle prossime infezioni i meccanismi di difesa nella pianta saranno più pronti ed efficaci.

Determina dei cambiamenti di espressione genica che vengono percepiti da proteine PR1 che determinano la trascrizione dei geni di resistenza.

Morte cellulare, RI.

Produzione fitoalessine, proteine PR.

Lignificazione, etc.

Funghi, oomiceti e plasmodioforidi

Oomiceti

• Regno dei cromisti.
• Possono essere saprofiti o parassiti di piante, pesci e animali o parassiti obbligati, quelli più evoluti.
• Presentano parete cellulare composta da cellulosa.
• Il tallo è formato da intreccio di ife asettate, quelle vecchie sono settate.
• Le zoospore sono biflagellate, flagello anteriore a piuma e posteriore a frusta.
• Riproduzione.
• Sessuata: mediante oospore che si formano negli oogoni.
• Asessuata: mediante la formazione di sporangiospore, zoospore, per frammentazione di protoplasmi negli sporangi.
• Causano marciumi molli.

Anteridio, organo maschile.

Oogonio, organo femminile.

Le oospore possono germinare in sporangi, diploidi, da cui verranno liberate le zoospore.

Funghi propriamente detti

Regno dei funghi.

Parete cellulare composta da chitina.

Chitridiomiceti

• Ife asettate.
• Zoospore uniflagellate.
• Riproduzione agamica tramite la formazione di zoospore, x frammentazione dei protoplasmi.
• Sono vettori di virus, determinano marciumi radicali e rogna nera della patata.

Zigomiceti

• Ife asettate.
• Riproduzione agamica tramite sporangiospore.
• Riproduzione sessuale per fusione di gametangi e formazione di zigosporangi all'interno delle quali si formano le zigospore.
• Determinano marciumi deliquescenti nei frutti.

Ascomiceti

• Ife settate.
• Riproduzione agamica tramite conidi all'interno di conidiofori. I conidiofori possono essere liberi o racchiusi in strutture.
• Sinnema: uniti in fasci alla base.
• Sporodocchio: su cuscinetto.
• Acervo: massa appiattita.
• Picnidi: tubi cavi tappezzati internamente, cirro.
• Riproduzione sessuale tramite ascospore che si formano all'interno di aschi che possono essere liberi o racchiusi in ascomi, corpi fruttiferi.
• Peritecio: forma sferica con aperture, ostiolo.
• Cleistotecio: forma sferica, non aperture.
• Apotecio: forma a coppa.
• Pseudoteci: non stimolo sessuale.
• Determinano marciumi.

Basidiomiceti

• Ife settate collegate tramite aperture.
• Riproduzione agamica tramite conidi e formazione di spore, nelle ruggini uredospore e eciospore.
• Riproduzione sessuale tramite basidiospore che sono prodotte entro basidi.
• Provocano carie del legno, marciumi, etc.

Plasmodioforidi

• Regno dei protozoi.
• Sono tutti parassiti obbligati.
• Non presentano parete cellulare.
• Il tallo è formato da una massa protoplasmatica, plasmodio, di tipo ameboide.
• Le zoospore sono biflagellate o tetraflagellate.
• Causano ernie del cavolo e delle crucifere.