Appunti Biotecnologie entomologiche

PRINCIPALI AGENTI PATOGENI TRASMESSI DA INSETTI VETTORI

Toscana (TOSV) - Il virus viene trasmesso da Phlebotomus perniciosus e P. perfiliewi ed è presente in tutto il bacino del Mediterraneo. La manifestazione della malattia viene detta "febbre da pappataci". Raramente dannosa per la salute.

Bluetongue (BTV) - Di origine africana, la malattia si è diffusa in tutta l'Europa meridionale causando danni ingenti agli allevamenti ovini. Il principale vettore è Culicoides imicola.

Mixomatosi (MYXV) - Uno dei pochi arbovirus a DNA. Infetta i conigli e viene trasmesso da zanzare, pulci e zecche. La malattia ha esito mortale nel 95% dei casi.

PRINCIPALI BATTERI TRASMESSI DA INSETTI

Yersinia pestis - Batterio con ciclo dipendente dall'insetto vettore e dall'ospite vertebrato (ratto). Agente eziologico della peste nera che ancora oggi causa mortalità in Africa (1000-5000 casi annui) e sporadicamente in Cina, USA e India. Il principale vettore per...

La leishmaniosi è una malattia causata da protozoi del genere Leishmania e viene trasmessa da ditteri del genere Phlebotomus.

Il genere Trypanosoma è responsabile di gravi malattie come il morbo di Chagas, la malattia del sonno e il nagana. Il ciclo di trasmissione di queste malattie coinvolge un ospite vettore e un ospite vertebrato. T. cruzi viene trasmesso da Rhodnius prolixus (malattia di Chagas), T. gambiense e T. rhodisiense causano la malattia del sonno e sono trasmessi da Glossina palpalis, mentre T. vivax e T. congolense sono gli agenti microbici di una malattia dei bovini, il nagana, trasmessa da Glossina spp.

Le piante e gli insetti producono sostanze chimiche chiamate semiochimici che funzionano da messaggeri chimici tra gli organismi delle catene trofiche. Queste sostanze svolgono un ruolo fondamentale nella vita degli insetti e possono essere utilizzate per proteggere le colture.

I semiochimici si differenziano dagli ormoni in quanto vengono rilasciati all'esterno dell'organismo.

Gli ormoni sono sostanze chimiche endogene che influenzano la fisiologia dell'organismo che li produce.

I semiochimici (semeion = segnale) sono messaggeri chimici prodotti da organismi animali, dotati di elevata volatilità e capaci di trasferire da un organismo all'altro delle informazioni che inducono risposte comportamentali e/o fisiologiche. Si dividono in:

• Intraspecifici
  • I feromoni (fero=porto, ormao=stimolo) sono sostanze che un organismo animale emette all'esterno e che, ricevute da individui della stessa specie inducono uno stimolo e una risposta precisa e ripetibile;
• Interspecifici
  • Allomoni (allos = altro)
  • Cairomoni (cairos = opportunista)
  • Sinomoni (sin = insieme)

Feromoni:

• Sessuali. Sono emessi dalle femmine e ricevuti dai maschi della stessa specie durante le fasi di ricerca del partner e corteggiamento.
• Deterrenti. I più conosciuti sono quelli emessi dalle femmine per impedire ulteriori ovideposizioni nel substrato.

L'aloro emissione serve a sfavorire l'eccessiva presenza di individui su una risorsa alimentare limitata che finirebbe per provocare competizione intraspecifica (cannibalismo, limitato sviluppo, etc.)- Allarme. Sono emessi dagli individui di una colonia o società per segnalare la presenza di un pericolo agli altri membri del nucleo.- Territoriali e riconoscimento. Sono emessi dagli individui di una colonia o società per marcare un territorio o per riconoscere i membri di una stessa famiglia o società.- Traccia: Emessi dagli individui di una colonia o società per segnare un percorso riconoscibile dai membri di una stessa società- Aggreganti. Sono emesse da un membro di una società per tenere uniti gli individui della comunità. Esempi di questo tipo si osservano nelle api (ape regina), formiche e termiti.

Per cosa si usano i feromoni in agricoltura?

- Catture spia: I feromoni attraggono gli insetti che vengono catturati attraverso l'uso

feromone per un lungo periodo. Il feromone si diffonde e confonde i maschi incapaci di individuare le femmine e quindi di accoppiarsi.

I ricercatori Greiner e Hummel (BioMacroMolecules, 2012) hanno brevettato e testato un nuovo metodo che prevede l'incorporazione del feromone di Lobesia botrana in mesofibre (dimensioni comprese tra 1-100 nanometri) cave che permettono il lento rilascio delle molecole nell'ambiente. Le fibre sono biodegradabili e non sono tossiche per gli organismi superiori.

Attract (lure) & kill

Rappresenta uno sviluppo del metodo che usa l'attrazione dei feromoni per la cattura e l'uccisione degli insetti. Il feromone viene emesso dal dispenser posto su un supporto fisico in cui si trovano anche le sostanze insetticide.

Fitofarmaci

A ottobre 2014 sono state autorizzate al commercio due formulati in sospensione di capsule contenenti il feromone sessuale della Cydia pomonella e C. molesta. I prodotti vengono irrorati sulle piante come un fitofarmaco.

E agisce secondo il metodo della confusione. Come si scopre un feromone?

• Osservazioni di campo
• Studi di laboratorio sul comportamento dell'insetto

L'uso di scatole petri o simili è il metodo più semplice per osservare la risposta degli insetti agli stimoli olfattivi che vengono proposti (olfattometro). Si deve tener presente che:

• I componenti volatili sono assorbiti dalle superfici dopo il test col primo insetto, influenzando il comportamento degli insetti seguenti
• Gli insetti esposti agli odori possono abituarsi e perdere sensibilità a essi
• Il flusso d'aria all'interno dell'olfattometro può trovare zone di turbolenza e disturbare gli insetti
• Insetti come la Musca domestica reagiscono velocemente ai nuovi odori ma altrettanto rapidamente ne sono insensibili successivamente

L'elettroantennografia (EAG) è una tecnica impiegata per registrare la risposta olfattiva degli insetti rispetto

aiferomoni sessuali. La risposta elettrica, che si registra dopo aver insufflato sulle antenne, lo stimolo olfattivo è la somma dei potenziali di depolarizzazione delle singole cellule nervose e indica la sensibilità del sistema olfattivo dell'insetto.

Estrazione dei semiochimici

• comparazione delle risposte degli insetti agli estratti ottenuti
• analisi degli estratti più promettenti
• riproduzione artificiale dei semiochimici
• ricerca del metodo di rilascio più efficace
• prove di campo

Prospettive

Nel 2004 un gruppo di ricercatori cechi hanno prodotto la prima pianta (Nicotiana tabacum) geneticamente modificata per la produzione del precursore del feromone sessuale. I geni sono stati prelevati dal nottuide Trichoplusiani. Il precursore, methyl(11Z)-hexadec-11-enoate è stato quindi trasformato nel feromone e utilizzato sperimentalmente per la cattura di Mamestra brassicae.

In questo lavoro (2006), piante di Arabidopsis thaliana

Sono state modificate geneticamente inserendo i geni per la produzione di sesquiterpene (E)-B-farnesene, un feromone di allarme prodotto dagli afidi. Lo scopo è produrre piante che emettano queste sostanze in modo da allontanare gli afidi e attirare i parassitoidi che utilizzano la sostanza come cairomone.

Un gruppo di ricercatori svedesi e americani sono riusciti a modificare geneticamente piante di Nicotiana benthamiana inserendo i geni per produrre feromoni sessuali dei lepidotteri Yponomeuta evonymella e Y. padella. Il feromone prodotto dalle piante viene estratto, concentrato e collocato in dispenser da utilizzare sulle piante. I vantaggi sono la facilità e il basso costo di produzione.

Un team di ricerca di Valencia ha creato una pianta di Nicotiana benthamiana capace di sintetizzare tre feromoni sessuali (Z11-16:OAc, Z11-16:Ald e Z11-16:OH) per il controllo di diverse specie di lepidotteri dannosi. La pianta, geneticamente modificata, ha un set di geni che esprimono

Per la trasformazione di acido palmintico (Acid CoA), presente in abbondanza nelle foglie della pianta, nei suddetti tre feromoni. Pest resistance to Pesticides (Cap.9) [slide 15]

COSA SONO I PESTICIDI?

Pesticida è un termine ampio, di derivazione anglosassone (pesticide), con il quale vengono chiamate le sostanze ad azione letale verso gli organismi dannosi all'agricoltura, alla salute dell'uomo o degli animali, ovvero insetticidi, acaricidi, fungicidi, erbicidi, rodenticidi, limacidi e nematocidi. Il termine più corretto sarebbe fitofarmaco o agrofarmaco.

I fitofarmaci, applicati seguendo le indicazioni riportate in etichetta, possono diminuire l'azione negativa degli organismi dannosi e migliorare la resa e la qualità della produzione. Tuttavia, queste molecole possono avere proprietà tossiche verso l'uomo, gli animali e l'ambiente.

COSA È LA RESISTENZA?

È la capacità sviluppata da parte di alcuni individui di una popolazione,