Appunti di lezione sul modulo di Protezione dalle malattie in biologico

TERPENI:

Sono polimeri dell’isoprene, molecole costituite da due unità isopreniche a formare fenoli e

alcoli. Sono componenti di resine e oli essenziali estratti dalle piante. Esempi: geraniolo,

limonene.

Il carvacrolo è un monoterpene fenolico che conferisce l’odore all’origano e al timo. Questa

sostanza ha effetti fitotossici e antifungini, interagendo con le membrane cellulari del fungo e

della pianta.

Il limonene è un monoterpene monociclico, metabolita secondario molto presente nel genere

Citrus, conferisce odore di arancia o trementina a seconda della sua forma enantiometrica. È

sintetizzato dalla pianta per difesa contro patogeni (batteri, funghi e nematodi) e come

deterrente contro insetti erbivori.

Il D-limonene è il componente principale dell’olio d’arancio estratto dalla buccia del Citrus

aurantium. Ha proprietà insetticide (tossicità diretta o repellenza contro afidi, coccidi,

diaspididi e acari) e fungicide (attività antimicrobica (Alternaria, Fusarium, Phytophtora...),

tossicità diretta (oidio e botrite), capacità antigerminativa, azione di superficie).

Il trans-2-hexenal è un composto aromatico che conferisce note erbacee ai frutti, viene prodotto

da tessuti danneggiati o attaccati dal fungo patogeno, risultante dell’attivazione di enzimi.

I glucosinolati (GLs) sono un ampio gruppo di composti, che contribuiscono alla produzione

di isotiocianati (ITCs). Alcuni ITCs sono sostanze volatili e possono essere utilizzati in

trattamenti di biofumigazione.

Il meccanismo d’azione dei botanicals con azione fungicida consiste nel:

• Inibizione della sintesi di chitina nella parete cellulare.

• Inibizione crescita del micelio.

• Inibizione della germinazione e sporulazione.

• Deformazione di conidi e micelio.

• Distruzione delle membrane cellulari.

Il meccanismo d’azione dei botanicals con azione battericida consiste nel:

• Inibizione della crescita.

• Alterazione dei processi metabolici.

• Aumento della permeabilità della membrana plasmatica.

• Morte cellulare.

Effetto benefico ulteriore dei botanicals sono un incremento della biodiversità, intesa come

frequenza di impollinatori e nemici naturali dei parassiti, a differenza delle colture trattate con

prodotti sintetici.

I botanicals inoltre hanno una rapida degradazione (luce, sole, umidità e temperature alte) e

non si accumulano nell’ambiente. Ad esempio, le piretrine naturali sono fotodegradate in

cinque ore. Per i botanicals elencati come alimenti e mangimi non sono fissati limiti massimi

residuali (LMR) né tantomeno altre informazioni riguardo l’entità dei residui.

I vantaggi dei botanicals sono:

• Non vengono alterate le caratteristiche organolettiche di mosti e vini.

• Selettività e specificità su specie target.

• Diversi meccanismi d’azione.

• Utilizzabili in BIO.

• Sostituiti prodotti di protezione per le piante (PPPs) di sintesi chimica.

• Biosintetizzati.

• Degradabili rapidamente, no bioaccumulo, no residui, breve periodo di carenza.

• Basso rischio di resistenze.

• Compatibili con l’ambiente.

Gli svantaggi dei botanicals sono:

• Rapida degradazione a causa di UV, termica e microbiologica.

• Volatili.

• Dilavabili.

• Insolubili in acqua.

• Tossici per gli organismi acquatici.

• Alte dosi e costi elevati.

• Elevate concentrazioni possono causare fitotossicità ed elevati residui.

• Buona efficacia in vitro e bassa in campo.

• Incostante efficacia.

Per la commercializzazione dei botanicals dipende da: coltivazioni ad-hoc per i botanicals,

competizione di queste coltivazioni con le produzioni agroalimentari, disponibilità di

superficie agraria, investimento in stoccaggio e lavorazione, complessità nella

standardizzazione e caratterizzazione delle miscele, registrazione, scetticismo, facile

degradazione. RAME

Vi sono diverse forme: idrossido di rame, ossicloruro di rame, ossido di rame, poltiglia

bordolese, solfato di rame tribasico. Viene utilizzato per il controllo di alcune importanti

malattie come ticchiolatura del melo, peronospora della patata e della vite, black Sigatoka del

banano. Se il rame è vantaggioso perché non porta alla formazione di resistenze, d’altro canto

non è molto compatibile con il suolo. In Olanda 36 mg/kg, in Italia superiore del limite di 50

ppm, perciò dal 2018 il limite di utilizzo è di 4 kg/ha/anno.

PATOGENI DEL SUOLO

Ulteriore grave problema sono i soil-borne diseases, ovvero le malattie causate da patogeni

come Pythium, Phytophtora, Sclerotinia, che sopravvivono nel suolo per lunghi periodi. Per il

controllo di questi patogeni si può intervenire con fumigazioni (ma sviluppo di resistenze,

danneggiano microfauna utile, problemi ambientali) o con azioni preventive (rotazioni,

concimazioni organiche, solarizzazione, sterilizzazione con calore, biofumigazione, varietà

resistenti, innesti, controllo biologico).

La rotazione però può non aiutare in presenza di organi di sopravvivenza stabili (clamidospore

delle fitoftore), presenza di patogeni con ampio host-range.

Il pH del suolo acido sfavorisce la fitoftora della patata. La presenza di calcio invece riduce i

danni causati da sclerotinia o Phytium, andando a stabilizzare la lamella mediana delle cellule

e le componenti della parete cellulare. Il silicio e il boro aumentano la resistenza della parete

cellulare.

La comunità microbica del suolo può contribuire al contenimento delle malattie, per far

sviluppare questa flora vengono distribuiti ammendanti organici come compost, torba, compost

tea. Il compost tea (AACT = actively aerated compost tea) è un prodotto biologico in forma

liquida ottenuto grazie alla fermentazione di compost alla presenza di ossigeno. I suoi vantaggi

sono: ottimizzazione della crescita della pianta, riduzione rischio di malattie, migliora

assunzione di nutrimento, potenzia equilibrio e vita nel terreno, aiuta a risparmiare nei costi di

prodotti per il miglioramento del terreno, prodotto BIO.

Altro ammendante organico è il biochare, ovvero carbone vegetale ottenuto dalla pirolisi di

biomassa vegetale, contiene il 90% di carbonio e la sua alta porosità aumenta la ritenzione

idrica e quella degli elementi nutritivi.

Esempio di biofungicida è il Polyversum della Gowan, un microorganismo oomicete

ubiquitario del suolo, parassita obbligato di molti funghi patogeni (Alternaria, Phytium...) che

può vivere anche come saprofita. Questo fungicida ha diverse modalità d’azione:

• Micoparassitismo diretto: ife penetrano nel fungo patogeno decomponendo le cellule

con enzimi idrolitici, inoltre colonizza la rizosfera andando a sottrarre risorse ai funghi

patogeni del terreno.

• Induzione di resistenza: alcuni metaboliti di questo fungo nella rizosfera aumentano i

geni di resistenza delle piante che stimolano la produzione di barriere morfologiche e

biochimiche dei tessuti vegetali.

• Stimolazione crescita vegetale: un metabolita primario del fungo è coinvolto nella

sintesi di auxine che favoriscono l’assorbimento radicale e stimolano i processi della

pianta.

I siderofori sono derivati dall’amminoacido ornitina e possono essere classificati in quattro

famiglie strutturali: fusarinine, coprogeni, ferrocromo e acido rodoturlico. I siderofori sono

rilasciati da dei batteri, e permettono l’assorbimento del ferro non assimilabile.

Un’altra tecnica per ridurre la presenza di funghi patogeni nel suolo è quella della disinfezione

anaerobica del suolo (ASD), che consiste in un sovescio seguito dalla saturazione del terreno

con film plastici per 2-6 settimane in maniera da mantenere la temperatura del terreno sopra i

venti gradi. Questa anaerobiosi induce cambiamenti nella comunità microbica, produzione di

composti organici volatili, ammoniaca, ossido di azoto, acido solfidrico, abbassamento del pH.

Tecnica simile è la solarizzazione che sfrutta l’innalzamento delle temperature del suolo in

seguito a copertura con film plastici (effetto serra). Gli steps sono: affinamento del suolo,

irrigazione fino alla capacità di campo, copertura con film plastico trasparente, mantenere la

copertura per 4-6 settimane.

Sterilizzazione con vapore a 70°C per 20-30 minuti, è una tecnica costosa. Disinfestazione

del terreno con ozono.

BIOFUMIGAZIONE CON BRASSICACEAE E AMMENDANTI

ORGANICI PER DISINFESTARE IL SUOLO

Le piante biocide agiscono in modalità differenti a seconda della specie di brassicaceae e alla

fase fenologica. I prodotti di idrolisi dei glucosinolati (grazie a enzima mirosinasi) della parte

aerea agiscono contro funghi patogeni. I glucosinolati hanno un’efficacia solo secondaria

contro i nematodi ed esclusivamente nel caso in cui le larve si trovino al momento

dell’interramento negli strati superficiali del terreno. Per il sovescio il terreno deve avere un

buon contenuto idrico e temperatura maggiore di 10°C, la semina della coltura principale

avverrà poi 10-14 giorni dopo.

Se non fosse possibile attuare un sovescio, si può ricorrere all’utilizzo di pellet organici derivati

da semi oleosi di Brassicaceae. Dopo la distribuzione deve essere fatta una leggera irrigazione.

Questi pellet sono molto efficienti ed hanno un'azione fertilizzante e biostimolante data dalla

sostanza organica, azoto, fosforo e microelementi. L’irrigazione serve a trasformare i

glucosinolati in isotiocianati.

Vi sono anche prodotti liquidi, a base di farine di Brassicaceae, contenenti isotiocianati.

Gli ammendanti organici per la disinfestazione biologica del terreno possono essere residui

colturali (Brassicaceae e Compositae), ammendanti organici (pollina, compost), materiale

organico ad alta concentrazione azotata (pellet vegetali derivanti da estrazione di piante da oli).

Possono essere utilizzate anche alcune piante aromatiche come ammendanti.

Anche le tecniche di innesto possono limitare gli attacchi fungini radicali.

PATOGENI DEL SUOLO

I principali gruppi di agenti di biocontrollo batterici delle malattie terricole sono:

• Bacillus: utilizzati per il controllo di malattie e nematodi. Agiscono mediante

competizione, antibiosi, induzione di resistenza. La loro applicazione è preventiva ed

avviene per via fogliare o al suolo.

• Pseudomonas: batteri aerobi ubiquitari e ben adatti a vivere nella rizosfera. Agiscono

mediante colonizzazione della rizosfera utilizzanti gli essudati radicali, produzione di

siderofori e produzione di composti volatili e promotori di crescita per la pianta.

Vengono applicati ai semi o alle radici al trapianto. I vantaggi di questi organismi sono

la veloce crescita e la tolleranza a fungicidi. Lo svantaggio è la produzione di