Appunti Contaminazione Biotica degli alimenti e degli ambienti

RIPRODUZIONE:

 Asessuata = scissione binaria o fissione

 Crescita interno membrana cellulare formandone una trasversale che divide il citoplasma in due.

 Due strati di parete cellulare continui con la parete esterna sintetizzati tra i due strati di membrane.

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 In condizioni favorevoli i batteri si dividono ogni 20 - 50 min: 1 giorno - 1 batterio = 10 .

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 Aumento della variabilità: errori di replicazione (1 in 10 - 10 nucleotidi).

 Processi pseudo-sessuali: trasferimento genico orizzontale

 Coniugazione: il DNA è trasferito da una cellula donatrice (possiedono il plasmide F+) a una cellula

ricevente (F-) tramite tubetto coniugativo (F-pili).

 Trasformazione: acquisizione di una molecola di DNA libera da una cellula batterica in disfacimento da

un altro batterio ed integrato nel genoma ricevente.

 Trasduzione: il DNA è introdotto nella cellula batterica tramite un virus (batteriofago), un batteriofago

può acquisire il DNA batteriale nella capsula prima della lisi e poi lo introduce in un’altra cellula durante

un ciclo lisogeno.

ECOLOGIA:

 A seconda delle strategie di infezione si distinguono batteri necrotrofi (obbligati o facoltativi) o biotrofi

(obbligati o facoltativi).

 Generalmente i batteri fitopatogeni non sopravvivono facilmente fuori dalla pianta ospite.

 Fase epifita: presenza del patogeno sulla superficie dell’ospite.

 Fase patogenica: in reazione alle condizioni ambientali e altri segnali sviluppo della malattia.

 Soil invaders- alcuni patogeni sopravvivono colonizzando radici, rizosfera o particelle di suolo per infettare

i tessuti dell’ospite presenti nel suolo.

 Soil inhabitants– patogeni che riescono colonizzare suolo e sopravvivere anche in assenza dell’ospite

(Streptomyces, Ralstonia, Agrobacterium).

 Xylella fastidiosa, Ca. Liberibacter– sfruttano gli insetti per una parte del loro ciclo biologico (riproduzione

anche nei tessuti di insetti), e per infettare le piante ospiti.

CICLO DI BATTERIOSI:

 Sorgente d’inoculo: organi infetti, residui della vegetazione, materiale di

propagazione infetto, piante spontanee, insetti, terreno (a parte

qualche caso come Ralstonia solanacearum, i batteri fitopatogeni non

sono buoni competitor).

 Migrazione verso l’ospite: fase epifitica; motilità tramite flagelli;

trasporto passivo mediato da vettori biotici (insetti, nematodi, acari) o

abiotici (correnti d’aria, schizzi d’acqua).

 Penetrazione: si può avere penetrazione attraverso aperture naturali,

ferite o tramite vettori; passiva o attiva (INA batteri – ice nucleation activity).

 Riconoscimento e ancoramento: reazione di ipersensibilità = riconoscimento da parte della pianta di fattori

di virulenza; 2 fasi: Adsorbimento mediante forze elettrostatiche (reversibile e debole) Adesione grazie a

pili, fimbrie, produzione di LPS e EPS - irreversibile; formazione di biofilm.

 Invasione: attraverso i vasi o il parenchima, da cellula a cellula o attraverso entrambe le vie.

 Incubazione e comparsa dei sintomi: periodo in cui i batteri si moltiplicano attivamente fino a raggiungere

una determinata concentrazione.

 Evasione: emissione di flussi mucillaginosi in condizioni di alta umidità relativa, a volte non c’è evasione e

i batteri restano quiescenti nei semi.

TIPI DI BATTERIOSI SULLA BASE DEL TESSUTO COLPITO:

 parenchimatiche: il patogeno si moltiplica negli spazi intercellulari del parenchima; necrosi localizzate

(maculature); malattie litiche: disfacimento dei tessuti parenchimatici a livello di lamelle mediane

 vascolari: patogeno vive e si moltiplica nel tessuto vascolare (xilema); avvizzimenti, appassimenti e

disseccamenti; spesso produzione di tossine.

 miste: infezione e diffusione tramite fasci vascolari (xilema) tessuti adiacenti, colonizzazione parenchimi.

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 iperplastiche: alterazione metabolismo cellulare con crescita indefinita dei tessuti tumori.

ESEMPI DI MALATTIE BATTERICHE

Agrobacterium tumefaciens (Gram-)

 Tumore del colletto

 Patogeno sopravvive nel suolo e rizosfera come saprofita

 Virulenza dovuta alla presenza del plasmide Ti (enzimi per la sintesi di opine, citochinine e auxine)

 Primo sintomo: piccole escrescenze sullo stelo o sulle radici

 Originandosi in una ferita possono essere confuse con il callo (proliferazione di cellule indifferenziate)

 L’accumulo di auxine e citochinine nel tessuto infettato determina una proliferazione incontrollata delle

cellule con la formazione di neoplasie

 Le cellule tumorali indipendenti dal batterio e continuano a crescere e a dividersi anche in sua assenza

 Dato che il batterio penetra solo attraverso ferite fresche si devono evitare pratiche colturali invasive

Necrosi

 Pseudomonas spp.

 Morfologia: forma bastoncellare, dimensioni 1,5-4 µm con uno o più flagelli polari

 Nicchia ecologica: suolo (soil inhabitants) e acqua

 Tratti distintivi: producono un pigmento fluorescente giallo-verde

 Sintomi:

 Spots: macchie di diversa taglia presenti su foglie, frutti, boccioli e fusti

 Blights (bruciature): macchie necrotiche circolari in alcuni casi circondate da aloni gialli

 Xanthomonas spp.

 Morfologia: forma bastoncellare, dimensioni 0,5-2 µm con un flagello polare

 Nicchia ecologica: suolo (soil inhabitants) e acqua

 Piante ospite: Crucifere (Marciume nero delle crucifere), Drupacee (marciume e cancro batterico delle

drupacee), nocciolo (necrosi batterica del nocciolo)

 Sintomi: spot and blights

 Spots: macchie di diversa taglia presenti su foglie, frutti, boccioli e fusti

 Blights (bruciature): macchie necrotiche circolari in alcuni casi circondate da aloni gialli

BATTERIOSI VASCOLARI

 Xylella fastidiosa

 Morfologia: Gram-, bastoncino dritto/ricurvo, dimensioni non mobili (no flagelli).

0,25-0,35 x 0,9-3,5µm

 Nicchia ecologica: vive e si riproduce nello xilema della pianta ospite

 Piante ospite: molteplici (350 specie erbacee e arboree) tra cui vite agrumi e olivo

 Trasmissione: mediata da diverse specie di insetti

 Sintomi: appassimenti, avvizzimenti, fuoriuscita di essudati mucillaginosi da cancri e lesioni,

disseccamento più o meno estesi del lembo fogliare

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 Vite: Malattia di PIERCE della vite X. fastidiosa subsp. fastidiosa

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 Olivo: complesso del disseccamento rapido dell'olivo (CoDiRO) X. fastidiosa subsp. pauca

 Clavibacter michiganensis

 Morfologia: Gram+, attinomicete

 Piante ospite: 5 sottospecie che infettano ospiti diversi = pomodoro, patata, soia, mais, frumento

 Nicchia ecologica: patogeno vascolare, infezione da ferite o semi contaminati

 Sintomi: appassimenti, avvizzimenti unilaterali, maculature sui frutti

 Patogeno da quarantena inserito nelle liste EPPO

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 Pomodoro: cancro batterico del pomodoro C. michiganensis subsp. michiganensis

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 Patata: marciume anulare della patata C. michiganensis subsp. sepedonicu

Funghi fitopatogeni

REGNO DEI FUNGHI

 1735: Classificati da Linneo nel regno Piante

 1816: Indicati come regno autonomo dal botanico tedesco Christian Gottfried Daniel Nees von Esenbeck

 1968: Classificati nel Regno Fungi da Robert Whittake

Attualmente esistono 7 Regni:

 Procariota: Bacteria / Archaea

 Eucariota: Protozoa / Cromista / Plantae / Fungi / Animalia

 Micologia: studia microorganismi storicamente classificati come funghi, attualmente il regno Funghi è

stato sottoposto ad una revisione. Filogeneticamente sono più vicino agli animali che alle piante.

Attualmente conosciuti ca. 100,000 specie di funghi, il 95% delle specie ancora sono sconosciute. Sono il

secondo gruppo più numeroso, dopo gli insetti.

 Sulla base di sequenze specifiche del DNA (18S) e caratteristiche morfologiche: strutture subcellulari e

composizione della parete.

 Sono suddivisi in 3 gruppi:

 Funghi veri e propri: Eumiceti = Funghi in senso stretto

 Funghi mucillaginosi: riclassificate all’interno dei Protozoi

 Oomiceti: Cromista

Perché si studiano i funghi?

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 Funghi eduli Orecchione (Pleurotus ostreatus); Champignon (Agaricus bisporus); Porcino (Boletus

edulis) = commestibili, comprendo circa 2.000 specie commestibili.

 Micorrize: associazione simbiotica dei funghi con delle radici delle piante. La pianta

fornisce carbonio organico (glucosio), il fungo fornisce nutrienti dal suolo. Oltre l’80%

delle piante ha le radici micorrizzate. Incrementano la produzione vegetale globale.

Utilizzato per le fermentazioni degli alimenti: Vino, Sakè, Salsa di soia, Pane, Birra, Tempeh.

 Biomateriali: pelle vegana, biomateriali per l’edilizia, biomateriali per il design interni.

 Fonte dei principi attivi: antibiotici (penicillina); immunosoppressori (ciclosprina): utilizzo nei trapianti;

farmaci per controllo del colesterolo (statine); antitumorali; antivirali; antimalarici.

 Decomposizione della materia

 effetti benefici: riciclo degli elementi

 effetti negativi: degradazione e contaminazione degli alimenti, materiali

 Patogeni delle piante, animali, insetti e umani: riso (Pyricularia oryzae); api (Nosema

spp.); rana (Batrachochytrium dendrobatidis); uomo (Tinea corporis) = producono

metaboliti tossici, cioè micotossine.

CARATTERISTICHE PRINCIPALI DEI FUNGHI

Microrganismi eucarioti: la cellula contiene nucleo delimitato dalla membrana

nucleare; compartimentalizzazione: sistema endo-membraneo; citoscheletro,

organelli; parete cellulare = chitina (anche negli esoscheletri degli artropodi);

membrana cellulare = ergosterolo.

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 Unicellulari: levuliformi Saccharomyces cerevisiae

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 Pluricellulari: micelio Penicillium sp. 

 Dimorfici: sia stadio unicellulare sia pluricellulare Candida albicans

 Eterotrofi: non contengono cloroplasti e non sono capaci di fotosintesi, acquisiscono composti organici

per la nutrizione dall’ambiente

 Funghi saprotrofi: si nutrono di resti di organismi morti, svolgono un importante ruolo ecologico.

 Funghi mutualisti: si procurano il cibo da altri organismi, ma svolgono funzioni utili a tali organismi,

favoriscono l’assorbimento di acqua e minerali da parte delle radici.

 Funghi patogeni: utilizzano le sostanze nutritive presenti nelle cellule di organismi vivi, causa di diverse

malattie che colpiscono soprattutto le piante.

 Nutrizione attraverso assorbimento direttamente dal substrato

 Secrezione degli enzimi digestivi: decomposizione del substrato fuori dalla cellula fungina

 Trasporto dei nutrimenti all’interno della cellula

Respirazione

 aerobica: necessitano O per decomporre glucosio e produrre energia in forma di ATP;

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 anaerobica facoltativa: in assenza di O alcuni funghi (principalmente lieviti) utilizzano

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fermentazione lattica o alcoolica per la produzione