Advanced plant pathology

CONCETTI FONDAMENTALI DI PATOLOGIA VEGETALE

LA PATOLOGIA VEGETALE“Le piante si sono evolute con patogeni e insetti per milioni di anni. Non bisogna dunque sorprendersi se unaparticolare pianta è resistente alla maggior parte di loro.” N.T. Keen, 1992- Lo stato di malattia è quindi un’eccezione- Le piante, con la loro abilità di fissare la CO2 sono i produttori primari di alimenti per gli organismi eterotrofi- Non deve sorprendere quindi che molti tra questi ultimi, per avere un posto in prima fila a questo banchetto,abbiano adottato uno stile di vita da parassita- La patologia vegetale è la scienza che studia le malattie delle piante[2]

AGENTI BIOTICI E ABIOTICI DELLE MALATTIE- La gran parte delle malattie delle piante sono conseguenza di un’infezione, derivante dall’insediamento di unpatogeno nei tessuti dell’ospite- Malattia: condizione di sofferenza che deriva dall’alterazione dei normali processi fisiologici

della pianta (quindi della sua struttura) che si manifesta, quasi sempre, con dei sintomi. Infettiva: causata dall'insediamento di un parassita, e trasmissibile da una pianta malata ad una sana. Non infettiva: non deriva dall'insediamento di un parassita e non si trasmette di pianta in pianta. L'infezione può risultare Sistemica (invade tutta la pianta) o Localizzata (limitata ad un settore o organo). Una malattia si manifesta quando ha un ospite suscettibile, un patogeno virulento e condizioni ambientali favorevoli. Endemia: una malattia è particolare di una zona e colpisce una percentuale costante di individui. Epidemia: la malattia proviene da focolai localizzati e si propaga colpendo un numero sempre più alto di individui. In altri casi lo stato di sofferenza può essere causato da un fattore di stress abiotico, quale una carenza nutrizionale di acqua o di luce, un inquinante ambientale. ^[3] ORGANISMI CHE CREANO INFEZIONE ALLE PIANTE 11 sono i gruppi di

Organismi che causano malattie alle piante:

• Angiosperme parassitiche
• Funghi, nematodi e alghe
• Oomiceti, plasmodioforomiceti, tripanosomatidi
• Batteri, fitoplasmi, virus, viroidi

Per comprendere pienamente la natura di una malattia bisogna conoscere:

1. La sequenza di eventi comprendenti l'intero ciclo di vita della pianta
2. I processi fisiologici coinvolti nella crescita della pianta e nel suo sviluppo
3. Le reazioni molecolari alla base di questi processi, ovvero l'intero metabolismo della pianta

Agenti responsabili di malattie, disordini e danni nelle piante:

• Fattori fisici: temperatura, acqua, luce, vento, irraggiamento, ...
• Inquinanti: ozono, sali, metalli pesanti, composti organici, ossido nitrico, ...
• Fattori chimici: Ph estremi, carenze nutrizionali, sbilanciamenti nutrizionali, ...
• Animali: uccelli, mammiferi, insetti, acari,...
• Microrganismi: funghi, batteri, protozoi, ...

Copyright appunti: Simone Raspagni

simone.raspagni@outlook.it

Altre piante: malerbe e infestanti[2]

POSTULATI DI KOCK (1876)

Prima di poter definire "agente eziologico" di una malattia un dato microrganismo questo deve:

1. Essere costantemente associato alla stessa sintomatologia
2. Essere isolato in coltura pura lontano dall'ospite
3. Produrre gli stessi sintomi dell'ospite iniziale quando re-inoculato in un ospite sano
4. Apparire identico al primo isolato quando re-isolato in coltura pura

PATOGENI E PATOGENESI

Parassita: un organismo (o un virus) che vive a spese di un altro organismo

Patogeno: un organismo (o un virus) che sia in grado di causare una malattia in un particolare ospite.

• Obbligato (è incapace di crescere in vitro al di fuori dell'ospite)
• Facoltativo (cresce bene anche fuori dall'ospite, in una vasta gamma di terreni colturali)

Patogeni delle piante divisi in 3 categorie: biotrofi, emibiotrofi, necrotrofi.

Patogenesi: è il completo processo di sviluppo

della malattia nell'ospite, dall'infezione iniziale alla comparsa dei sintomi.

INTERFACCIA OSPITE- PATOGENO- Al concetto di suscettibilità dell'ospite si contrappone quello di resistenza, ossia la capacità della pianta di bloccare ed ostacolare l'infezione. Il grado di resistenza può variare notevolmente:

• Immunità: si ha quando la pianta impedisce l'insediamento del patogeno e quindi l'infezione (elevato)
• Tolleranza: condizione nella quale la pianta, pur permettendo al patogeno di invadere i suoi tessuti, non ne risente grave danno o addirittura non mostra sintomi
• Pianta sensibile: reagisce con sintomi vistosi all'infezione causata dal patogeno

Periodo di incubazione: periodo di tempo intercorrente tra l'insediamento del patogeno nei tessuti dell'ospite (inizio del processo infettivo) e la comparsa dei primi sintomi di malattia

Infezione latente: malattia che non si manifesta attraverso sintomi

(compaiono in una fase successiva)- In genere i patogeni si diffondono e sono trasmessi mediante propaguli (elementi infettivi). A volte i propaguli sono trasmessi da pianta a pianta tramite un vettore. Il materiale biologico contenente i propaguli è definito inoculo. I rapporti che si instaurano tra diversi organismi può assumere 3 diverse forme: - Simbiosi: quando i due organismi traggono entrambi beneficio dalla convivenza (es: piante e micorrizie) - Parassitismo: quando un organismo vive a danno di un altro, sottraendogli sostanze utili e causandogli sofferenza (come avviene nelle malattie infettive) - Saprofitismo: quando un organismo si nutre su un substrato inerte, costituito per lo più da sostanze organiche derivanti da un altro organismo non più vivente PATOGENI BIOTROFICI, ENDOTROFICI E NECROTROFICI - Nel parassitismo i rapporti tra patogeno e ospite possono essere di tipo diverso: - Nelle prime fasi si instaura un rapporto quasi simbiotico in quanto il

patogeno ha necessità di utilizzare il metabolismo delle cellule viventi dell'ospite (biotrofismo)- In altri casi il patogeno trae il proprio nutrimento dalle cellule dell'ospite dopo averne provocato la morte (necrotrofismo) 2Copyright appunti: Simone Raspagni - simone.raspagni@outlook.it[4]

SINTOMATOLOGIA- Sintomi: manifestazione della malattia e sono la conseguenza delle alterazioni fisiologiche della pianta nel corso del processo patologico

o Macroscopici (ben visibili ad occhio nudo) o microscopici (visibili con l'ausilio di microscopio ottico o elettrico)

o Locali o sistemici- Sindrome (o quadro sintomatologico): è l'insieme dei sintomi che caratterizza una malattia.

PRINCIPALI SINTOMI MACROSCOPICI- Modificazione di forma e dimensione:

• malformazioni più o meno marcate alle foglie: accartocciamento o arrotolamento dei margini, arricciamento o bollosità della lamina.
• Iperplasia/Ipoplasia (aumento/diminuzione n° di cellule)

Ipertrofia/Ipotrofia (aumento/diminuzione volume cellule di un tessuto)
Nei rami, fusti e radici la proliferazione cellulare è chiamata galle (se ha forma sferica) o tumori (crescita indefinita e forme varie)
Blastomania (eccessiva produzione di gemme), loro germogliamento ed internodi apicali corti: scopazzio
Forme di nanismo o addirittura rachitismo con riduzione di sviluppo accentuata. Opposto: gigantismo
Alterazioni di colore: principalmente a carico delle foglie con:
Clorosi: colorazione giallastra dovuta alla scarsa formazione o scomparsa di clorofilla.
Giallume: quando il colore della foglia vira al giallo (tipico di fitoplasmi)
Mosaico: irregolare distribuzione di aree gialle o clorotiche frammiste ad aree normalmente verdi sull’intera lamina fogliare
I fiori possono manifestare virescenza (inverdimento dei petali) che può sfociare in fillomania (petali assumono l’aspetto e la struttura di organi fogliari)
Sintomi di tipo necrotico: necrosi =

morte di gruppi di cellule o estese zone di tessuto. A seconda delle dimensioni e distribuzione: necrosi puntiformi, macchie necrotiche…

Cancri: lesioni di tipo necrotico che compaiono sul fusto o sui rami e che non si rimarginano a causa della permanente presenza del patogeno[5]

I QUADRI DI MALATTIA (BALDACCI, 1948)

Per classificare le malattie, oltre al criterio eziologico (che le distingue sulla base dell’agente causale) esiste anche quello fisiopatologico che raggruppa le malattie sulla base dell’affinità nella patogenesi e nella sintomatologia:

• Epifitiche: l’agente patogeno si sviluppa sulla superficie esterna dell’ospite senza stabilire con esso uno stretto rapporto anatomico. La pianta soffre per lo svolgimento di processi fisiologici. [fumaggini, edere ecc.]
• Trofiche: rapporto nutrizionale [virus e funghi biotrofici, angiosperme parassite]
• Necrotiche: il patogeno determina la morte delle cellule dell’ospite e utilizza come proprio

nutrimento i prodottidella decomposizione [brusone del riso, colpo di fuoco batterico, inquinanti]- Auxoniche: alterazioni del metabolismo ormonale [tumore batterico, carbone del mais]- Vascolari: conseguenza dell’insediamento di patogeni nei vasi xilematici [tracheomicosi, grafiosi dell’olmo]- Litiche: disfacimento delle lamelle mediane che tengono insieme le cellule dei tessuti dell’ospite [marciumi]- Ipnochereutiche: decomposizione di cellulosa e lignina nei tessuti lignificati e successiva decomposizione (cariedel legno, mal dell’esca) 3Copyright appunti: Simone Raspagni - simone.raspagni@outlook.it

MECCANISMI DI ATTACCO DEI PARASSITI

[1] L’INFEZIONE- Infezione: Processo mediante il quale un organismo o un virus stabilisce un rapporto trofico con cellule o tessutidell’ospite. Il fenomeno si distingue in:o PENETRAZIONE: attiva o passiva che avviene superando le barriere esterne dell’ospiteo COLONIZZAZIONE: in cui si superano barriere interne

E si stabilisce un rapporto trofico. - L'infezione richiede:

1. Strutture infettive nei funghi
2. Tossine ed enzimi nei batteri
3. Proteine di trasporto nei virus

[2] MECCANISMI DI PENETRAZIONE

• Aperture naturali come stomi, idatoidi, simmi, lenticelle aperte
• Perforazione delle strutture protettive superficiali
• Ferite provocate da vettori o da cause accidentali

[2] MECCANSIMI DI COLONIZZAZIONE

Ha come obiettivo principale il soddisfacimento delle esigenze alimentari del parassita e si opera principalmente attraverso la sottrazione di nutrienti alla pianta

COLONIZZAZIONE BIOTROFICA

Caratterizzata da una elevata compatibilità ospite-parassita senza uccidere la cellula dell'ospite almeno fino all'esaurimento dell'azione parassitaria. - Il parassita biotrofo penetra attraverso le pareti cellulari senza lesionare il plasmalemma ma adattandosi intorno a questo costituendo una interfaccia dove passano i nutrienti e altre sostanze regolatrici dell'ospite, garantendo

Il massimo sfruttamento energetico