Patologia derrate vegetali, (Protezione degli alimenti u.d.2)

Protezione degli alimenti

Unità didattica 2, Patologia delle derrate vegetali

Saracchi

Prof. Marco (Ex. Sardi)

Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Alimentari (G29)

Facoltà di Agraria - Università degli Studi di Milano

Protezione degli alimenti U.D. 2 – Prof.ssa Sardi

Protezione degli alimenti, U.D. 2

Introduzione

I funghi costituiscono un raggruppamento unico di microrganismi, diversi rispetto a tutti gli altri per comportamento e per organizzazione cellulare.

Le prime classificazioni assegnano tutti gli organismi viventi o alle piante oppure agli animali, e i funghi vengono inclusi nel regno dei vegetali. Questo sistema viene cambiato da Haeckel che propone la creazione di un terzo regno, quello dei protisti, per tutte le forme microscopiche, alghe, batteri protozoi e funghi.

Vengono successivamente evidenziate le differenze fondamentali di organizzazione cellulare tra i batteri e gli altri organismi. La semplicità delle cellule batteriche, prive di un nucleo distinto, ne comporta la separazione nei procarioti mentre con il termine eucarioti per tutti gli altri organismi. Whittaker sostiene che i funghi si differenziano dagli altri eucarioti per alcune caratteristiche e li assegna ad un regno separato, li considera come polifiletici.

Separando i funghi dagli altri organismi si inizia a pensare alla classificazione in 5 regni.

Il sistema riconosce due domini: (I) dominio dei procarioti per i batteri, (II) quello degli eucarioti per i regni di piante, animali, funghi e protisti.

Certi batteri si differenziano così nettamente da richiedere la creazione di un terzo dominio: gli Archaea.

Si inizia così la costruzione di un albero filogenetico universale. I funghi rappresentano una delle ultime branche del dominio degli eucarya.

Funghi e organismi affini

Tre raggruppamenti di organismi:

1. Muffe mucillaginose, presentano stadi di sviluppo protoplasmatici, privi di parete, e inglobano frequentemente batteri o altre particelle alimentari mediante fagocitosi. Assomigliano ai funghi, nel senso che formano spore dotate di parete, ma anche in questa predomina galattosammina anziché chitina.
2. Secondo gruppo di tipo funghi sono gli Oomycota, che presentano cellulosa nelle pareti e hanno altre caratteristiche di similarità con i vegetali. Questi organismi sono strettamente correlati con diatomee e alghe brune in un raggruppamento denominato Stramenopila. Comunque gli oomycota hanno sviluppato uno stile di vita tipicamente fungino.
3. Un nucleo di funghi veri e propri è caratterizzato dalla presenza di chitina nelle loro pareti.

1. Funghi propriamente detti con pareti contenenti chitina e molte caratteristiche cellulari e biochimiche
   • Chytridiomycota, tipicamente unicellulari, riproduzione sessuata (fusione di gameti mobili), riprod. asessuata (produzione di spore uniflagellate mobili).
   • Zygomycota, ife non settate, riproduzione sessuata (fusione dei gametangi e formazione di zigospore), riprod. asessuata (produzione di spore non mobili).
   • Ascomycota, ife settate oppure lieviti, riprod. sessuata (con sviluppo di un asco contenente ascospore), riprod. asessuata come nei deuteromycota.
   • Deuteromycota, ife settate o lieviti, riprod. sessuata assente, spore asessuate formate con modalità diverse a partire da ife.
   • Basidiomycota, ife oppure lieviti, spore asessuate rare, riprod. sessuata (fusione ife compatibili con produzione di basidiospore).

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2. Organismi simili ai funghi per comportamento e stili di vita, ma con pareti a base di cellulosa e caratteristiche cellulari e biochimiche che ricordano quelle piante
   • Oomycota
3. Organismi con alcune caratteristiche fungine, ma con uno stadio somatico protoplasmatico nudo, probabilmente strettamente affini ai protozoi

Possiamo dare una definizione ampia dei funghi considerando 4 caratteristiche principali:

1. Tutti i funghi sono eucarioti, possiedono un nucleo delimitato da una membrana, con diversi cromosomi e una serie di organuli citoplasmatici circondati da membrana, flusso citoplasmatico, DNA, membrana che contengono tipicamente steroli e ribosomi tipo 80S a differenza dei batteri che li hanno 70S.
2. I funghi sono tipicamente filamentosi e i singoli filamenti sono nominati ife. Le ife crescono unicamente all’apice estremo e conseguentemente i funghi presentano una crescita apicale. Le ife ramificano e il risultato è rappresentato da un reticolo, denominato micelio.
3. I funghi sono eterotrofi e quindi richiedono composti organici preformati quale fonte di energia e di carbonio per la sintesi cellulare, è impossibile per i funghi inglobare alimenti per fagocitosi. Attraverso la parete e la membrana, assorbono sostanze nutritive semplici e solubili, e nutrienti semplici possono essere ottenuti da polimeri complessi mediante un’azione di enzimi secreti nell’ambiente esterno.
4. I funghi si riproducono sia sessualmente che asessualmente formando spore.

Di conseguenza possiamo definire i funghi come eucarioti, tipicamente miceliari, eterotrofi, caratterizzati da nutrizione per assorbimento e riproduzione per spore.

Forme di crescita dei funghi

Nei funghi si riconoscono tre forme principali di crescita. Nella maggior parte dei casi i funghi sono miceliari, presentano un reticolo di ife e sono comunemente indicati con il termine di ‘muffe’. Alcuni dei funghi più primitivi possiedono spesso cellule singole tondeggianti oppure catene di cellule ramificate dicotomicamente aderenti mediante rizoidi affusolati alla fonte alimentare.

Alcuni funghi invece crescono come lieviti unicellulari e producono cellule figlie per gemmazione oppure mediante fissione binaria. Queste diverse forme di crescita possono essere associate ad habitat particolari. I lieviti sono frequenti in ambienti umidi ricchi in sostanze semplici, alcuni funghi possono invece addirittura alternare il tipo di crescita tra fase levuliforme e fase miceliare. Questi funghi sono denominati dimorfici e comprendono alcuni importanti patogeni dell’uomo e di animali superiori, crescono come lieviti, ma formano ife quando invadono i tessuti.

Attività dei tessuti

Tutti i funghi richiedono sostanze nutritive organiche come fonte di energia e per la sintesi cellulare, possiamo fare una distinzione grossolana in funzione del modo come vengono ottenute le sostanze, ossia: crescendo come parassiti (o come simbionti) a spese di un altro organismo, oppure come saprofiti su materiale non vivente.

Patologie delle derrate

Dal campo al consumo dei prodotti vegetali possiamo avere un’alta % di perdita. Il danno, la perdita del prodotto, varia in funzione di specie, cultivar e lunghezza del periodo di conservazione.

Stimare la perdita è difficile: quantificare il prodotto in diverse fasi dalla raccolta al consumo e fare i confronti. Individuare se l’agente causante il danno è biotico (funghi, batteri, fitoplasmi,

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attinomiceti, virus, viroidi, piante parassite, alghe, animali) oppure abiotico (fisiche e chimiche), qual è in particolare e quali sono i fattori predisponenti.

I fattori che possono provocare il danno sono: fisici, chimici, meccanici e biologici.

I danni meccanici sono quelli che causano maggior danno ai frutti freschi, carnosi e ricchi di acqua. Si tratta di urti, che non si evidenziano subito, ma successivamente, come le ammaccature.

I danni fisici sono provocati da alta e bassa temperatura, radiazioni, sia in campo che per quanto riguarda la temperatura in post-raccolta. Il danno per prodotti ortofrutticoli freschi si manifesta anche a temperatura maggiore di 0°C e varia in funzione di specie e cultivar. (Esistono tabelle che riportano le T per ogni frutto). I frutti e gli ortaggi sono da considerarsi organismi viventi.

Così come le basse temperature, anche le alte temp. provocano danni in campo (scottature, colpi di fuoco).

La radiazione che viene usata ha lo scopo di inibire (bloccare) lo sviluppo di microrganismi, ma provocano anche danni organolettici.

I danni biologici vengono osservati in post-raccolta e possono derivare da infezioni avvenute in campo in quanto il microrganismo può continuare il suo sviluppo anche successivamente.

Per malattia intendiamo un danno causato da m.o. biotici.

Con alterazioni intendiamo modificazioni fisiologiche causate da fattori abiotici.

Mentre parliamo di infezione quando la malattia viene trasmessa da un prodotto malato ad uno sano.

Possiamo definire patogeno o più semplicemente parassita, come un organismo che vive a spese di un altro organismo arrecando danno. Questo può essere obbligato se compie il suo ciclo completo all’interno dell’ospite, oppure facoltativo se può vivere anche in assenza dell’ospite. Facoltativi sono i funghi che attaccano in post-raccolta.

Per evitare fattori predisponenti bisogna effettuare scelte importanti già a partire dalla semina, preferendo semi sani e non infetti. Una volta scelta la semenza bisogna mettere in atto le pratiche colturali che permettono alla pianta di crescere robusta: mantenere le giuste distanze, ombreggiature, impiego di pesticidi, di fungicidi, ... .

Le patologie delle derrate si possono evidenziare:

• Variazioni di colore
• Alterazioni o distacco di tessuto
• Disgregazione di tessuto
• Appassimento e avvizzimento
• Anomalie di sviluppo

La distribuzione delle necrosi e delle macchie può aiutare ad individuare la patologia.

In patologia vegetale

• Cancro: Disgregazione di tessuto, ferita che non riesce a rimarginarsi, lesione della corteccia.
• Tumore: Proliferazione incontrollata delle cellule.
• Carie: Sono causate da funghi, interessano frequentemente le granaglie.
• Spesso le piante in condizioni di stress producono resine e gomme, fenomeni che prendono il nome di ‘resinosi’ e ‘gommosi’.
• Marciumi molli sono spesso batterici, quelli secchi sono più spesso fungini (Botritys, è la muffa più rappresentativa).
• Necrosi, intendiamo morte di parte o tutto un apparato specifico.

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• Rugginosità, è una suberificazione dei tessuti superficiali dovuta ad agenti patogeni, ma anche ad ustioni da calore. Questi tessuti perdono elasticità e quando il frutto cresce si spacca e rende facilitata l’entrata dei m.o. .

Distacco o alterazione dei tessuti: fenomeni di distacco dei tessuti: antoctosi (caduta dei fiori), carpoctosi (caduta dei frutti), filloctosi (caduta delle foglie).

Funghi e virus possono causare anomalie di sviluppo. Sintomatologie che più spesso si verificano in post-raccolta sono necrosi, variazioni di colore, marciumi, macchie virali.

Riassumendo i danni possono essere:

• Meccanici
• Fisici
• Chimici
• Parassitari
• Non parassitari (varie risposte fisiologiche all’ambiente)

Conseguenze ai danni osservabili nei prodotti alimentari possono essere:

• Perdita di umidità, energia vitale, qualità e quantità
• Sviluppo di fibra
• Inverdimento (limoni e patate)
• Crescita delle radici
• Comparsa di germogli con conseguente perdita di val. nutrizionale
• Germinazione di semi delle granaglie

La qualità del prodotto e la durata della sua shelf-life sono fattori legati già alla semina e alla vita in campo.

Classificazione delle malattie

Le malattie si possono classificare sulla base dei rapporti che si instaurano fra ospite e patogeno e delle caratteristiche del patogeno stesso:

• Epifitiche: Prevedono l’insediamento del patogeno sulla superficie esterna, senza che vengano stabiliti rapporti anatomici; non vi è infatti la fase di penetrazione. Causano problemi alle piante nel relazionarsi con l’ambiente esterno, a livello di traspirazione e fotosintesi.
• Trofiche: Ci è un profondo legame fra patogeno e ospite a livello citologico, tramite la formazione di austori che penetrano nel fusto e possono creare anche delle peronospore.
• Dello sviluppo (o auxoniche): Causano alterazione dello sviluppo, come tumori, galle, nanismo, gigantismo, ...
• Vascolari: Il patogeno è localizzato a livello delle trachee dello xilema e causa avvizzimento o disseccamento.
• Ipnochereutiche: Causano la lisi delle regioni dei tessuti lignificati o in corso di lignificazione in seguito alla produzione di enzimi da parte dei patogeni; dal momento che i tessuti sono molto duri e resistenti il processo sarà lento.

Le più importanti a livello delle derrate sono:

• Litiche: Causano la lisi delle lamelle mediane oppure dalle pareti, operata da vari enzimi pectici prodotti dal patogeno; creano marciumi di forma tondeggiante dovuti all’ossidazione delle regioni danneggiate dell’ospite. In un primo momento non si ha danneggiamento perché le cellule sono ancora sane; in seguito ad opera di patogeni secondari, si ha la morte della cellula. Essi producono enzimi cellulitici che causano la rottura della cellulosa. In stadi avanzati si verifica la formazione delle strutture riproduttive del patogeno sulla superficie esterna dell’ospite; inoltre si può verificare marciume anche a livello della polpa.

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• Necrotiche: Causate dalla presenza di un determinato numero di cellule morte sulla superficie e dalla produzione di tossine da parte del patogeno; le cellule morte vengono utilizzate come fonte di nutrimento. Le tossine agiscono sulla permeabilità della membrana (alterazione delle relazioni osmotiche e modificazioni dell’equilibrio ionico), sui sistemi enzimatici (inattivazione o inibizione delle attività enzimatiche) e sui fattori di crescita....

Resistenza strutturale

Strutture preesistenti

• Cere, sulla parte esterna al di sopra della cuticola, costituiscono uno strato idrorepellente di superficie, impedendo all’acqua di ristagnare ostacolando la germinazione la moltiplicazione del patogeno.
• Cuticola spessa, il cui spessore può ostacolare la penetrazione (soprattutto attiva) dei patogeni, protegge i primi strati di cellule. Più è spessa più ostacola la penetrazione di funghi. La cuticola si assottiglia con la crescita determinando una maggiore sensibilità (per questi frutti maturi sono più attaccabili).
• Pareti cellulari spesse e robuste, ostacolano l’ingresso del patogeno.
• Tomentosità, presenza di peli più o meno lunghi e fitti che ricoprono la superficie di frutti e foglie, come nelle piante aromatiche. La presenza di peli sulle superfici impedisce la bagnatura e riduce la possibilità di proliferazione dei patogeni e di contatto con l’epidermide.
• Stomi e lenticelle, in genere favoriscono la penetrazione di patogeni. Esistono situazioni che caratterizzano varietà dei vegetali, in cui questi possono ostacolare possibili vie d’ingresso: peluria intorno agli stomi che impedisce l’ingresso, grandezza aperture molto ridotta, bassa frequenza di lenticelle stomi, forma sporgente dalla superficie per rendere le aperture difficilmente raggiungibili.

Strutture neoformate in seguito all’infezione

Istologiche

• Apposizione di strati di sughero: Tessuto composto da cellule morte a fine processo di formazione, estremamente inspessite di parete e impermeabili al passaggio di sostanze e attività dei microrganismi, impedendo l’invasione oltre la lesione.
• Strati di abscissione: Formati soprattutto in tessuti giovani, determinano l’eliminazione della zona infetta. È quello che si forma nelle foglie in autunno. È cicatrizzante e impermeabile (determina una protezione nella pianta dove si è staccata la foglia), si forma uno strato di separazione in cui la parte malata si stacca. Nelle foglie si ha l’effetto di bucherellatura che prende il nome di “impallinatura”.
• Formazione di tille: Inibiscono la diffusione del patogeno nei vasi. Le cellule che circondano il vaso producono estroflessioni all’interno del vaso stesso, fino a raggiungere la completa occlusione. In questo modo i patogeni e tossine non possono passare. La pianta può rinunciare un certo numero di vasi, esiste sempre una circolazione che può compensare la mancanza dovuta ai vasi occlusi.
• Depositi di gomme: Reazioni in seguito a uno stato di disagio (che può essere anche uno squilibrio idrico), è un sistema con il quale la pianta cerca di difendersi. Queste gomme vanno a riempire alcune cellule interessate alla malattia e gli spazi intercellulari, isolando la zona interessata dall’infezione (gomme impediscono passaggio di acqua, aria, impedimento fisico del patogeno di uscire da quella zona).

Cellulari, ovvero singole cellule che si difendono dall’ingresso del patogeno, sono reazioni più specifiche.

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• Apposizione di strati di callosio, zucchero che può costruire una struttura sufficientemente solida in modo da inglobare lo stiletto dell’ifa che sta penetrando impedendo la formazione dell’austorio.
• Reazione citoplasmatica, modificazione del citoplasma e del nucleo letali per il patogeno.
• Fenomeni di ipersensibilità, cellule o piccoli gruppi che una volta riconosciuto il patogeno muoiono, in modo da sottrarre il nutrimento al patogeno. Si può vedere sul vegetale questo fenomeno visivamente con la presenza di piccole macchie sul vegetale, ad esempio una foglia.

Resistenza metabolica

Fattori preesistenti

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