Appunti Patologia della vite

Patologia della vite

APPUNTI PRESI A LEZIONE + SCHEMI MENTALI PER DIFFERENZIARE MALATTIE

Lo studio di questi appunti è sufficiente per ottenere il massimo all’esame (senza acquistare il libro).

Prof. GUARNACCIA. A.A. 2023/2024

La patologia vegetale è una disciplina fondamentale e multidisciplinare che studia le malattie

delle piante e i metodi per contenerle, contribuendo in modo significativo alla sicurezza

alimentare, alla disponibilità di cibo e alla protezione dell'ambiente. Le malattie delle piante,

causate da agenti biotici o abiotici, possono avere conseguenze devastanti, come dimostrato

da carestie storiche e perdite economiche e sociali attuali. La ricerca moderna si concentra

sullo sviluppo di metodi di difesa sostenibili e ambientalmente sicuri.

Piante e Malattie: Concetti Fondamentali

Il Concetto di Malattia

• Una pianta è sana quando svolge le sue funzioni fisiologiche al meglio delle potenzialità

genetiche.

• Una pianta si ammala quando la capacità delle sue cellule o parti di essa di svolgere una o

più funzioni è impedita da un fattore biotico o abiotico.

• Agenti causali (patogeni):

◦ Biotici: virus, batteri, funghi, piante superiori parassite, alghe verdi.

◦ Abiotici: carenza/eccesso di sostanze nutritizie, luce, acqua, inquinanti nell'aria o nel

suolo, temperature estreme, carenza di ossigeno, tossicità da agrofarmaci, pratiche

colturali scorrette, acidità/basicità del suolo.

• Distinzione:

◦ Individuo malato: reazione dell'organismo all'azione patologica, malattia come

conseguenza di azioni e reazioni prolungate nel tempo (patogeno-ospite-ambiente).

◦ Individuo danneggiato: alterazione improvvisa di struttura e/o funzione causata da un

fattore irritante discontinuo, i cui effetti si esauriscono rapidamente.

• Triangolo della malattia: L'interazione tra Pianta (Pi), Patogeno (Pa) e Ambiente (Am)

determina la malattia di origine biotica.

• Piramide della malattia: L'aggiunta del fattore Tempo (T) al triangolo rende il fenomeno

dinamico.

• Sintomi: Cambiamenti visibili che la pianta manifesta a causa della malattia.

• Mezzi di diffusione dei patogeni: Insetti, strumenti, macchine, materiale di propagazione,

acqua.

• Meccanismi di azione dei patogeni:

◦ Produzione di enzimi, tossine, regolatori di crescita e altre sostanze.

◦ Sottrazione di sostanze nutritizie all'ospite.

◦ Blocco del trasporto di acqua o linfa (crescita nello xilema o floema).

Tipi di Malattie

• Classificazione in base a:

◦ Sintomi causati: marciumi radicali, avvizzimenti, maculature fogliari, ruggini, carboni,

ecc.

◦ Organo colpito: malattie radicali, del fusto, fogliari, ecc.

◦ Tipo di pianta colpita: malattie delle orticole, frutticole, floricole, tappeti erbosi, ecc.

• Vantaggio della diagnosi: L'identificazione dell'agente causale fornisce indicazioni su

diffusione e metodi di difesa.

La Patologia Vegetale come Disciplina

Cosa Studia?

• Organismi e fattori ambientali che causano malattie.

• Meccanismi di induzione delle malattie.

• Metodi per prevenire o contenere le malattie e limitare i danni.

"La patologia vegetale rappresenta per le piante ciò che la medicina rappresenta per l’uomo

e la medicina veterinaria per gli animali."

Natura Multidisciplinare

• Impiega conoscenze da botanica, micologia, batteriologia, virologia, anatomia e fisiologia

vegetale, genetica, biologia molecolare, biochimica, orticoltura, agronomia, chimica del suolo,

scienze forestali, chimica, fisica, meteorologia.

• Contenere le malattie significa:

◦ Migliorare qualitativamente e quantitativamente le produzioni.

◦ Garantire un ambiente e paesaggio migliore.

• Contributo significativo a:

◦ Sicurezza alimentare.

◦ Disponibilità di cibo.

◦ Protezione dell'ambiente.

• Perdite: Il mancato contenimento porta a perdite di produzione, aumento dei costi, calo della

qualità. Piante malate possono produrre cibo contaminato (es. micotossine).

• Evoluzione dei metodi di contenimento:

◦ Fino al secolo scorso: uso prevalente di mezzi chimici con effetti collaterali negativi.

◦ Oggi: ricerca focalizzata su metodi ambientalmente sicuri, come miglioramento genetico

(tradizionale e ingegneria genetica), silenziamento genico, sviluppo di agrofarmaci

innovativi, lotta biologica.

• Sfide per l'agricoltura che cambia:

◦ Ridurre le perdite.

◦ Migliorare la qualità.

◦ Proteggere l'ambiente.

Importanza della Difesa delle Colture

• Senza difesa: le produzioni si dimezzerebbero.

• Nonostante la difesa: un terzo della produzione è perso a causa di parassiti animali e

vegetali.

• Industria agrochimica: Continua a investire in R&D nonostante l'aumento dei costi e

l'inasprimento della normativa.

Fattori Umani e Globalizzazione

• Come le persone influiscono:

◦ Globalizzazione dei mercati.

◦ Concentrazione della produzione di semi e materiale di propagazione.

◦ Diversificazione delle produzioni.

◦ Adozione di nuove tecniche colturali.

◦ Cambiamenti climatici.

•

• Semi come vettori: Possono trasportare patogeni (funghi, batteri, virus) dalla pianta madre

alla figlia, diffondendoli su lunghe distanze.

◦ Tracheofusariosi della lattuga: Diffusione dal Giappone (1967) agli USA (California 1993,

Arizona 2003), Taiwan (1998), Italia (2002), Portogallo (2005).

◦ Peronospora del basilico (agente: peronospora belbahrii, oomicete obbligato):

Diffusione dall'Uganda (1930) alla Svizzera (2001), Italia (2003), Belgio, Francia (2004),

Israele, Nuova Zelanda, Argentina, USA.

Breve Storia della Patologia Vegetale

• Antichità: Perdite significative di raccolto descritte in testi storici (Omero, Teofrasto,

Democrito). Le malattie erano temute.

◦ Omero (1000 a.C.) cita proprietà terapeutiche dello zolfo.

◦ Democrito (470 d.C.) consiglia estratti di olio contro le malattie delle piante.

• In Italia:

◦ Inizio XVII secolo: Riconoscimento di sintomi di fitoplasmi o virus da parte di botanici.

◦ Seconda metà XIX secolo: Studi di micologia e microbiologia si diffondono con l'uso del

microscopio.

◦ Istituzioni chiave:

‣ 1869: Regio Istituto Superiore Forestale, Vallombrosa (Firenze).

‣ 1871: Laboratorio di Botanica Crittogamica, Pavia.

‣ 1887: Regia Stazione di Patologia Vegetale, Roma.

‣ 1905: Laboratorio Sperimentale di Fitopatologia, Torino.

◦ Pubblicazioni:

‣ 1883: Atti dell'Istituto Botanico e Laboratorio Crittogamico dell'Università di Pavia.

‣ 1892: Rivista di Patologia Vegetale.

Perdite e Conseguenze delle Malattie delle Piante

• Conseguenze:

◦ Riduzione delle produzioni (qualitativa e quantitativa).

◦ Limiti ai tipi di piante coltivabili.

◦ Produzione di sostanze tossiche (es. micotossine).

◦ Perdite economiche.

◦ Danni all'ambiente e al paesaggio.

• Caso Studio: Carestia in Irlanda (1845-1850)

◦ Contesto: Nel 1840, metà degli irlandesi dipendeva dalla patata come fonte nutrizionale

principale. Si coltivavano 2 varietà di patata ad alta resa.

◦ Causa: Una malattia fungina, la Peronospora della patata, causata da Phytophthora

infestans, che attacca foglie e tuberi.

◦ Fattori di diffusione:

‣ 1. Introduzione improvvisa del patogeno.

‣ 2. Piante ospiti uniformi e tutte suscettibili.

‣ 3. Condizioni ambientali favorevoli.

◦ Conseguenze:

‣ Attacchi violentissimi e perdite di produzione per 5 anni (1845-1850).

‣ Un milione di morti per fame e malattie.

‣ Un milione e mezzo di emigrati.

‣ La popolazione irlandese scese da 8 milioni nel 1845 a 5.5 milioni nel 1860.

‣ Rivolte popolari, incarcerazioni, case bruciate.

La Patologia Vegetale a Livello Mondiale

• 1968: Fondazione della International Society for Plant Pathology (ISPP).

◦ Riunisce circa 80 società nazionali e regionali.

◦ Rappresenta quasi 50.000 ricercatori.

Emergenze Fitosanitarie

• Definizione: Malattie delle piante con effetti economici, sociali e/o ambientali significativi,

causate spesso da patogeni emergenti.

• Patogeni emergenti: Spesso invasivi e inclusi tra gli organismi da quarantena.

• Caratteristiche di un patogeno emergente:

◦ 1. Ampia distribuzione geografica o vasta cerchia di piante ospiti.

◦ 2. Identificazione recente o caratterizzazione nuova.

◦ 3. Mutata patogenicità verso una particolare pianta ospite.

• Influenza di perturbazioni ecosistemiche: Operazioni colturali, incendi, siccità, tornadi

possono influenzare virulenza dei patogeni e suscettibilità delle piante.

• Riscaldamento globale: Può esaltare l'effetto di patogeni (aumento sopravvivenza invernale,

tasso di riproduzione/moltiplicazione, insediamento su nuove piante ospiti).

Conseguenze Economiche, Sociali e Ambientali delle Malattie

della Vite

• Importanti avversità storiche in Europa:

◦ Mal bianco, fillossera, peronospora della vite: Principali fattori di abbandono della

coltura in aree marginali.

◦ Mal dell'esca: Citato dall'antichità e tuttora in espansione.

• Metà '800: L'introduzione del portinnesto americano per contenere la fillossera portò in

Europa oidio e peronospora.

◦ La vite europea si rivelò molto suscettibile.

◦ Divennero il principale ostacolo alla viticoltura.

◦ Strategie di difesa: Zolfo e rame permisero di contenere le malattie.

◦ 1915: Crollo della produzione di vino da 43 milioni di ettolitri (1914) a poco più di 20

milioni di ettolitri.

◦ Anni '50: Miglioramento significativo con la scoperta dei primi fungicidi di sintesi,

ampliando le possibilità di lotta.

La diagnosi accurata delle fitopatie richiede l'attenta osservazione di sintomi e segni, un

campionamento corretto e un'analisi di laboratorio sistemica, seguendo fasi precise e, se

necessario, i Postulati di Koch, per distinguere tra agenti biotici e abiotici e garantire trattamenti

efficaci.

Sintomi e Diagnosi delle Fitopatie

1. Sintomi

• Definizione: Cambiamenti visibili sulla pianta (parte aerea e radicale) che esprimono una

malattia, intesa come malfunzionamento di un organismo che causa un danno progressivo.

• Sintomo Convergente: Causato da patogeni diversi, produce sintomi uguali.

• Sintomo Divergente: Causato dallo stesso patogeno, produce sintomi diversi in base a fattori

intrinseci (specie, varietà, età) ed estrinseci (temperatura, umidità, composizione terreno).

1.1. Sintomatologia

• Modificazioni Cromatiche:

◦ Clorosi/Giallumi: scomparsa della clorofilla.

◦ Arrossamento: accumulo di antociani (es. carenza di fosforo).

◦ Altre: mosaici, striature, variegature, clorosi internervali, rotture di colore, maculature

anulari, imbrunimenti.

• Necrosi e Alterazioni Degenerative: macchie, antracnosi, marciumi (molli e secchi), carie,

cancro, mummificazione, avvizzimento, suberosi, rugginosità.

• Distacco di Parti: spaccature, filloptosi (foglie), antoptosi (fiori), carpoptosi (frutti), vaiolatura,

impallinatura.

• Modificazioni di Forma o Dimensione: accartocciamento, arrotolamento, bollosità, erinosi,

tumori, galle, nanismo e gigantismo, fasciazioni, rizomania.

• Variazioni di Turgore.

1.2. Sintomi Specifici per Organo

• Foglia: macchie, ticchiolature, necrosi (anche marginali), modificazioni cromatiche, mosaici,

malformazioni, striature, galle. Riduzione di fotosintesi e traspirazione.

◦ Esempi: Oidio (Erysiphe necator), Peronospora (Plasmopara viticola).

• Floema e Xilema: riduzione flusso nutrienti e H2O.

• Radici: riduzione assorbimento → avvizzimento, imbrunimento, marciume, lesioni (es.

marciumi radicali e del colletto).

• Frutti, Tuberi, Rizomi, Bulbi: marciumi (secchi, molli), mummie, scabbia.

◦ Esempi: Black rot su grappolo, Muffa grigia su grappolo (Botrytis cinerea).

• Semi: decolorazioni, shrivelling (raggrinzimenti).

• Stelo: Damping off.

• Tutta la pianta: avvizzimento.

• Fusti legnosi: cancri, gommosi o resinosi (es. imbrunimento settoriale del legno da Eutypa).

• Altri patogeni citati: Pseudomonas syringae pv actinidia.

1.3. Malattie con Tessuti Anormali

• Iperplasie: accrescimento anormale e disordinato di tessuti.

• Metaplasie: cambiamento di tessuti.

• Ipoplasie: accorciamento internodi, pianta a rosetta, alterazione dimensione (nanismo).

2. Segni

• Definizione: Strutture o prodotti del patogeno visibili nei tessuti o sulla superficie della pianta.

Manifestazione esterna del parassita.

• Esempi: fruttificazioni esterne (conidi, sporangi, oospore), strutture di diffusione.

3. Sindrome

• Definizione: L'insieme di più sintomi che si possono manifestare sulla pianta.

4. Diagnosi delle Fitopatie

• La sola presenza di sintomi non è sufficiente per una diagnosi accurata.

• Richiede conoscenza della funzione della pianta colpita.

• Campionamento corretto: primo passo fondamentale.

• Osservazione in campo: Distingue cause biotiche da abiotiche.

◦ Cause Abiotiche: non si diffondono, agiscono contemporaneamente su più piante

(distribuzione uniforme, regolare), seguono filari, zone di consumo o aree trattate (es.

carenza di boro, fitotossicità da diserbo, stress idrico).

◦ Cause Biotiche: si moltiplicano da pianta a pianta (focolai iniziali, diffusione a macchia

d'olio, distribuzione irregolare), legate a umidità, corsi d'acqua, vettori (es. peronospora,

marciumi radicali, Flavescenza Dorata).

4.1. Fasi della Diagnosi

1. 1a Fase: Anamnesi:

◦ Identificazione di specie e cultivar, età, fase fenologica.

◦ Localizzazione della malattia sull'ospite, incidenza e distribuzione in campo (es. a

macchia d'olio, lungo canali, a caso).

◦ Condizioni ambientali, eventi climatici, caratteristiche del suolo.

◦ Quadro delle operazioni colturali (lavorazioni, concimazioni, irrigazione, potatura,

trattamenti).

2. 2a Fase: Prelievo Campioni per Laboratorio:

◦ Campioni significativi e rappresentativi, inclusi campioni sani di riferimento.

◦ Piante o parti a diverso stadio di malattia (evitare manipolazioni a mani nude per sospette

virali).

◦ Stoccaggio separato sani/malati in sacchetti di nylon in borsa termica.

◦ Conservazione in frigo per breve tempo e recapito a laboratorio.

3. 3a Fase: Analisi dei Campioni e Identificazione della Causa:

◦ Analisi a occhio nudo o lente (per malattie note).

◦ Incubazione in camera umida ed eventuale esame microscopico (es. peronospora).

◦ Isolamento del patogeno su substrati selettivi e riconoscimento.

◦ Malattie virali: inoculazione piante indicatrici (es. Vitis).

◦ Sospetto fattore abiotico: analisi chimica per sostanze tossiche.

4. 4a Fase: Verifica dei Postulati di Koch (per malattie sconosciute o nuove):

1. Il parassita è costantemente associato alla malattia.

2. È isolabile e coltivabile in vitro.

3. Inoculato, riproduce fedelmente i sintomi.

4. È reisolabile e confrontabile con l'originale.

◦ Per parassiti obbligati: riproduzione malattia con inoculo raccolto in natura.

◦ Identificazione a livello specifico.

4.2. Complicazioni Diagnostiche

• Presenza di più agenti patogeni, saprofiti e parassiti secondari.

• Convergenza o divergenza di sintomi.

5. Campionamento e Preparazione per il Laboratorio

• Il campionamento deve essere effettuato da persona esperta per osservare l'andamento della

malattia e raccogliere informazioni.

• Cosa osservare: diffusione, variabilità dei sintomi, localizzazione sull'ospite.

• Preparazione del campione:

◦ Porre i campioni in sacchetti/contenitori separati (in base a variabilità sintomi e

abbondanza).

◦ Sacchetti in PE (forato) o carta.

◦ Non comprimere eccessivamente il campione.

◦ Per viaggi lunghi: scatola rigida per immobilità del materiale.

◦ Accompagnare con precisa anamnesi dell'alterazione e degli interventi fitosanitari.

◦ Minimizzare il tempo tra raccolta e arrivo in laboratorio.

◦ Si consiglia trasporto celere e confezioni esterne rigide.

6. Metodi di Diagnosi in Laboratorio

• Prime fasi: schedatura, individuazione tessuti da analizzare, pulizia con acqua, disinfezione

della superficie (soluzione di acqua sterile e alcol al 70% o ipoclorito all'1%).

• Fasi successive: posizionamento su supporto rigido disinfettato, separazione tessuti alterati/

sani, posizionamento in capsula su substrato (generico o selettivo, 1-5 prelievi).

• Prelievo dei tessuti colpiti:

◦ Prelevare porzioni di tessuto superficiali.

◦ Se l'alterazione è sottocuticolare, eliminare la parte esterna.

◦ Utilizzare bisturi o pinzette piccole.

◦ Cambiare frequentemente la lama del bisturi per assicurare un taglio netto.

• Numero di ripetizioni dell'isolamento: dipende dall'insicurezza del risultato, dal numero di

tessuti diversi, dalla quantità di campioni e dalla diversità di sintomi/segni.

• Caratteristiche desiderabili dei metodi di diagnosi: specifico, sensibile, riproducibile, poco

costoso.

7. Identificazione del Patogeno

• Conferma della Patogenicità del Microrganismo Isolato:

◦ Verifica dei Postulati di Koch:

‣ 1. Microrganismo associato alla malattia in tutti i frutti interessati.

‣ 2. Isolabile in coltura pura.

‣ 3. Isolato puro inoculato sulla stessa specie/varietà riproduce i medesimi sintomi.

‣ 4. Reisolabile in coltura pura dai frutti inoculati.

• Osservazioni Pratiche Generali:

◦ Microrganismo che cresce troppo velocemente in piastra potrebbe essere un inquinante.

◦ Non sempre opportuno lavare il campione prima dell'isolamento.

◦ Informarsi su eventuali interventi chimici pre-isolamento (es. in cella di conservazione-

essiccatoio) che potrebbero inibire lo sviluppo del parassita.

• Identificazione in funzione delle caratteristiche morfologiche:

◦ Riconoscimento in capsula (forma, colore micelio, disposizione fruttificazioni).

◦ Riconoscimento con microscopio ottico (morfologia micelio e fruttificazioni).

◦ Osservazione diretta del tallo del fungo (senza isolamento in purezza):

‣ Goccia schiacciata: campione schiacciato, strutture liberate, più veloce.

‣ Goccia sospesa: campione non schiacciato, strutture integre, migliore per studio

morfologico.

7.1. Tipologie di Substrato per Diagnostica Micologica Classica

• PDA (Potato Dextrose Agar): non selettivo, crescono anche i contaminanti.

• Selettivi per Oomiceti: inibiscono altri microrganismi, impedendo che i patogeni siano coperti

da funghi più aggressivi.

• V8: a base di succo vegetale, utile per osservare la sporulazione.

• Scelta del substrato: basata sul patogeno sospettato. Lo stesso patogeno può comportarsi

diversamente a seconda del substrato (es. Botrytis cresce su PDA ma sporula su V8).

8. Distribuzione in Campo

• A macchia d'olio: espansione concentrica da un punto iniziale, densità dei sintomi maggiore

al centro (es. marciumi radicali, damping off).

• A macchia: es. Dollarspot, Brown patch (Sclerotinia homeocarpa, Rhizoctonia bare patch).

• Fuoco di infezione.

• Sui bordi, vicino a corsi d'acqua, vicino a piante selvatiche.

• Distribuzione omogenea o a macchie circolari.

• Osservare la presenza di specie o cultivar diverse con gli stessi sintomi.

9. Carenze Nutrizionali vs. Malattie

• Possono colpire gli stessi organi e produrre alterazioni visibili simili, specialmente su

infiorescenze e grappoli giovani (fase fioritura-allegagione).

• Esempio: carenza di boro (frequente su suoli calcarei e sabbiosi) vs. Peronospora (causata

da pioggia, umidità).

10. Altre Alterazioni Simili

• Accartocciamento (virus): nervature verdi, la pianta vegeta ancora.

• Flavescenza Dorata (FD) (fitoplasma): foglie rigide e fragili, nervature ingiallite/arrossate,

grave deperimento della pianta.

Fisiologia e Patologia Vegetale

Sommario: Le piante possono subire danni da cause biotiche (parassiti) e abiotiche (fattori

ambientali e chimici). I parassiti sono classificati in obbligati e non obbligati, e il parassitismo è

una forma di simbiosi antagonistica. I funghi, organismi eterotrofi con diverse modalità

riproduttive (asessuata tramite conidi e sessuata tramite spore), sono tra i principali patogeni. I

fattori abiotici includono stress termici, idrici, e carenze/eccessi nutrizionali, oltre a inquinanti e

danni meccanici. La diagnosi e la gestione richiedono la comprensione delle specificità di ogni

agente causale e delle risposte della pianta.

1. Cause Biotiche: Parassiti e Patogeni

1.1 Parassiti

I parassiti si distinguono in due categorie:

• Obbligati: Vivono esclusivamente su tessuti vegetali vivi e difficilmente coltivabili in

laboratorio.

• Non obbligati: Alternano fasi parassitarie e saprotrofiche.

◦ Saprotrofi facoltativi: Prevalentemente parassiti, ma possono vivere su materia organica

morta.

◦ Parassiti facoltativi: Prevalentemente su materia organica morta, ma possono insediarsi

su un ospite vivo.

• Il parassitismo è una simbiosi parassitaria (antagonistica), dove un organismo (parassita)

trae vantaggio e l'altro (pianta/ospite) svantaggio.

• Contatto stretto:

◦ Epifiticamente: Sulla superficie esterna.

◦ Endofiticamente: All'interno, talvolta con strutture parassitarie specifiche (es. austori).

1.2 Patogeni vs. Parassiti

• Patogeno: Fattore in grado di causare una malattia (accezione più ampia del parassita). Può

essere un parassita, un virus, o un fattore abiotico (meteorico, tossicologico, ecc.).

• Malattie infettive: Quelle parassitarie e virali sono trasmissibili.

• Patogenicità e suscettibilità: Attributi qualitativi (presenza/assenza).

• Virulenza e resistenza: Attributi quantitativi, dipendono da genotipo del patogeno, ospite e

condizioni ambientali.

1.3 Specializzazione Parassitaria

Capacità di causare malattia su:

• Specializzazione d'ospite: Determinati ospiti (es. Plasmopara viticola solo sulla vite,

parassita specializzato).

• Specializzazione d'organo/tessuto:

◦ Radici (Armillaria)

◦ Parte aerea (peronospora, mal bianco)

◦ Frutti (Penicillium)

◦ Fiori

◦ Epidermide (mal bianchi)

◦ Legno (agenti di carie)

◦ Floema (fitoplasmi)

• Parassiti po