Patologie delle derrate alimentari e residui

Patologia delle derrate e residui

MATIAS PASQUALI

16 ore di lezione+ 16 di esercitazione

esame scritto da 20 domande a scelta multipla e relazione scritta sulla parte pratica

Risposta sbagliata -1

Risposta giusta +1

Risposta non data 0

Testo: patologia post-raccolta dei prodotti vegetali (De Cicco - Bertolini – Salerno)

Quanto cibo viene sprecato nel mondo al secondo? decine di tonnellate cioè 40000 kg

→

di cibo al secondo 30% per malattie, 70%?

→

All’anno ne vengono sprecati 1,3 miliardi di tonnellate.

Più perdo più devo aumentare lo sforzo produttivo (perdo il 10% devo aumentare la

produttività dell’11%)

Le malattie cambiano anche la vita e la cultura dei paesi (es. in Inghilterra prima bevevano

solo caffè, poi nel 1800 una malattia distrugge tutte le colture di caffè e cominciano a

consumare il the)

Quali sono i fattori che fanno la differenza su come una derrata reagisce ad una

malattia?

Genotipo, varianti della malattia e intensità di infezione, timing, trattamento e ambiente

Approccio triangolare

1. Genotipo: recettività, resistenza, immunità

2. Ambiente: umidità, temperatura, presenza di antagonisti, presenza di vettori

3. Agente: virulenza, patogenicità, potenziale d’inoculo, adattamento all’ambiente

Virulenza patogeno, suscettibilità ospite, ambiente favorevole malattia

→

Come difenderci dalla malattia? Ridurre la suscettibilità dell’ospite, ridurre il potenziale di

inoculo, modificare le condizioni ambientali

Ci sono malattie che sono legate solo ad ospite e ambiente senza patogeno, le fisiopatie

per esempio avvengono in assenza di patogeno, ma solo con interazione ospite-ambiente.

Esiste un quarto fattore importante nella difesa dalla malattia tempo (quadrangolo della

→

malattia)

Molte malattie sono causate dall’uomo (trasporto di semi infetti, alterazione ambiente)

Cos’è una malattia?

Una condizione anomala che ha effetti sulla struttura e funzione di una parte o del totale

dell’organismo e che non dipende da un danno diretto→ qualsiasi cosa che impedisca alla

pianta di performare il proprio massimo potenziale genetico.

Una pianta sana è una pianta che è in grado di svolgere le sue funzioni fisiologiche al meglio

del suo potenziale genetico.

MALATTIA: funzionamento anomalo di cellule, tessuti e organi della pianta in seguito alla

continua irritazione da parta di un agente patogeno (biotico/abiotico) che porti alla

comparsa di sintomi.

FITOPATIA può essere definita in modi diversi:

In base all’organo colpito

• In base all’effetto fisiologico sulla pianta

• In base ai sintomi

• Localizzate o sistemiche

• Infettive o non

• In base alla posizione

• Tassonomia

• Sistematica dei patogeni

•

Per vedere se si ha una malattia

SINTOMO: effetto finale di un convergere di diverse azioni e reazioni, ma è

➔ aspecifico (avvizzimento)

SEGNO: che permettono di identificare un patogeno in modo preciso= riscontro

➔ patologico individuato all’esame obiettivo caratteristico e specifico

Causa malattia

Biotica: funghi, batteri, virus, viroidi…

• Abiotiche: fisiche o chimiche (condizioni ambientali)

• Genetiche: difetti genetici

• Funghi

Abbiamo sempre funghi che partecipano ai menu→ non sono solo patogeni

Esistono 1.500.000 specie fungine di cui molti ancora sconosciuti→ 10% della biodiversità

totale, ma estremamente fondamentali

Il problema “funghi” è in rapida crescita→ può essere dato da un maggior studio, ma

anche i movimenti della gente e la facile adattabilità di funghi

Funghi

Funghi eduli→ commestibili (tartufo, porcino)

• Funghi decompositori→ efficienza enzimatica con effetti benefici (riciclo degli

• elementi) o effetti dannosi (degradazione e contaminazione)

Funghi micorrize→ la loro simbiosi con le piante ha creato radici micorrizate che

• hanno fatto emergere le piante→ incremento produzione vegetale

Micosi vegetali e animali

• Funghi fermentatori

• Funghi fonti di principi attivi→ pennicillina e ciclosporina

•

I funghi sono:

Eucarioti

• Immobili (risolta con la facilità di crescita)

• Chemiosintetici

• Eterotrofi (dipendenti da composti organici per la nutrizione→ produttore di enzimi)

• Parete cellulare rigida, nucleo, mitocondri, RER, REL, apparato di Golgi, membrana

• plasmatica con ergosterolo e chitina, capsula polisaccaridica esterna

Uni-pluricellulari

• Riproduzione con spore

• Aerobi (facoltativi)

• Parassiti, saprofiti e simbionti

• Ubiquitari (aria, strati superficiali del suolo, acqua)

•

Nutrizione per assorbimento: digeriscono all’esterno (extracorporea) e introducono solo i

nutrienti→ sintesi di enzimi che agiscono all’esterno.

Il fungo ha sviluppato un corpo chiamato micelio= insieme di filamenti, spesso ramificati,

detti ife. Le ife sono ramificate per coprire un’ampia zona di colonizzazione e di fonte

nutritiva. L’ifa è il primo metodo per identificare un fungo:

Settate: cellule separate da setti→ vantaggiose per l’evoluzione perché vengono

- delimitati i danni→ indice di evoluzione

Non settate o cenocitiche indice di antichità

→

-

Il setto può avere forme diverse:

Semplice

- Doliporo: si aprono e si chiudono con il controllo di proteine (evoluzione ulteriore)

- tipico dei basidiomiceti

→

Le ife si allungano per accrescimento apicale per motivi strutturali ed energetici: nell’apice

che è plastico e nuovo si accumulano gli elementi necessari per l’accrescimento.

Gli ascomiceti e i basidiomiceti formano corpi fruttiferi macroscopici che hanno, però, un

micelio nascosto sottoterra.

Alcuni lieviti sono in grado di crescere in forma levuliforme o micellare, altri in entrambi i

modi (=dimorfismo cellulare) in base alla temperatura in cui si trovano→ in scarsità di

nutrienti l’ifa è più efficiente, in ambienti ricchi è più efficiente la vita da lievito

Caratteristiche morfologiche→ valore tassonomico

Rizoidi: struttura simil radice con funzione di ancoraggio, ma non svolgono funzioni

• nutrizionali

Clamidiospore: non sono spore, ma un ispessimento a livello del setto e servono

• come forma di resistenza

Sclerozi: ife compattate che formano un corpo duro che permette al fungo di vivere

• per anni grazie alla protezione degli strati esterni. Alcuni sclerozi possono anche

essere mangiati (native bread)

Appressori: forma di penetrazione delle cellule vegetali (patogeni)

• Austorio: fungo penetra nella cellula vegetale senza ucciderla subito: si instaura una

• fase scambio/simbiosi tra patogeno e pianta→ cambio delle strutture del fungo

chiamate appunto austorio

Arbuscoli: simili a radici e servono per lo scambio di acqua e sali minerali e per

• l’accumulo di principi nutritivi

Cordoni: insieme di ife per resistere a condizioni ambientali avverse e per infettare

• meglio la pianta

Riproduzione→ valore tassonomico

Sessuata (teleomorfa): spore sessuate o gamiche→ spore con ricombinazione

• genetica che porta a variabilità

Asessuata (anamorfa): spore asessuate o agamiche→ no variabilità

• Vegetativa: porzioni di micelio

•

Spora

= propagulo microscopico specializzato per la dispersione o per la sopravvivenza in stato

di latenza:

Parete più ispessita con strati addizionali e pigmenti aggiuntivi (melanine)

• Citoplasma denso e organuli poco sviluppati

• Contenuto idrico ridotto, come respirazione e sintesi di proteine e acidi nucleici

• Elevate concentrazioni di materiali energetici di riserva

• Forma asessuata: spora piccola, parete poco ispessita→ ridotta capacità di

• sopravvivenza (diffusione della specie)

Forma sessuata: spora più grande, parete più ispessita→ migliore capacità di

• sopravvivenza (conservazione della specie)

La loro caratteristica è che si diffondono molto velocemente grazie a:

Moti dell’aria

- Attività antropiche

- Vettori animali (insetti)

- Movimenti acqua

- Dispersione attiva

-

La germinazione delle spore fungine avviene per emissione di un tubo germinativo. Una

spora è in grado di diffondere malattie grazie a fattori ambientali (ossigeno, anidride

carbonica, acqua, temperatura, substrato, fattori biologici).

Lo sviluppo fungino è condizionato da:

Condizioni nutrizionali: carbonio, azoto, macro- microelementi, sostanze di crescita

• Condizioni ambientali: temperatura, aw, aerazione, illuminazione, concentrazione

• idrogenionica

I funghi si nutrono per assorbimento→ teoria chemio-osmotica→ pompe ioniche

+

1. Ioni (H ) verso l’esterno

2. Differenza di potenziale

3. Rientro ioni mediato da proteine di simportazione

4. Assorbimento molecole organiche

Le zone delle ife hanno specializzazioni diverse in base allo sviluppo e alla funzione→ le ife

più giovani hanno un tasso di assorbimento dei nutrienti più veloce ed efficace (strategia

di esplorazione)

Le fonti di carbonio preferite sono i monosaccaridi (tutti)→ le altre fonti servono per

differenziare (lignina)

In base alla fonte di carbonio il fungo ha una efficienza diversa→ energia

Fonti di azoto: (punto di differenziazione)

Nessun fungo utilizza azoto atmosferico

- Azoto amminoacidico

- Nitrato

- Ammonio

-

Temperatura:

I maggiori danni sono dati dai funghi psicrofili: temperature basse (frigorifero)

- Funghi mesofili: 15-20°C (campo)

-

Il patogeno della banana è solitamente mesofilo, ma ci sono alcuni isolati si comportano in

modo diverso anche se appartenenti allo stesso patogeno

Attività acqua:

aw=p/p’

Metodo di differenziazione

Concentrazione idrogenionica=pH

Vivono tranquillamente a pH 5

Classificazione funghi

Classificare→ semplificare

In base a diversi criteri: temperatura, utilizzo del carbonio, pH…

Le specie sono disposte in Clade (gruppo)→ cladistica→ definisce una vicinanza (si

• legge dal basso= i Bacteria sono più vicini agli Archea che agli Eukaria

Gruppo monofiletico che comprende un antenato comune di due gruppi

• Gruppo parafiletico= non hanno un antenato comune

• Gruppo polifiletico include ordinamenti con diversi antenati

•

Definiamo una specie come una cosa che ha un comune antenato e solo lui→ si guarda la

storia evolutiva→ diamo un nome solo se monofiletico→ ma ci serve anche l’analisi del

DNA

Gruppo monofiletico

Gruppo polifiletico

Le sequenze di DNA sono più simili se provengono da un antenato comune→ si misurano

le basi uguali→ quante mutazioni devo fare per passare dalla specie A alla specie B?

Applichiamo un concetto di parsimonia→ semplificazione dei passaggi

Creiamo degli alberi che ci dicano chi è più vicino all’altro→ il livello di differenze evolutive

Si creano così tre grandi regni con la differenziazione del rRNA

Specie

- Genere

- Famiglia

- Ordine

- Classe

- Phylum

- Regno

- Dominio

- Vita

-

Ad oggi quando classifichiamo i funghi, li classifichiamo in un certo modo perché sono

cambiati i metodi di classificazione→ i funghi non sono piante

La classificazione è un continuo evolversi

Tassonomia molecolare= classificazione ottenuta mediante analisi del DNA→ tiene conto

della filogenesi (storia evolutiva di un gruppo di organismi alla luce delle loro relazioni

reciproche di discendenza e di affinità).

Nei funghi permette di identificare la corrispondenza anamorfo-telemorfo:

Funghi inferiori (Ceonomiceti)→ ifa non settata→ Chitridiomiceti, Zigomiceti,

- Glomeromiceti

Funghi superiori (Dicariomiceti)→ ifa settata→ Ascomiceti, Basidiomiceti

- La linea evolutiva dei funghi si è stacca dal

resto degli eucarioti circa 1 miliardo di anni

fa, quindi gli attuali funghi sono molto diversi

tra loro anche se condividono caratteri

ancestrali.

CHITRIDIOMICETI:

Solo 1000 specie

- Principalmente saprofagi

- Ambiente acquatico e molto umido

- Producono spore flagellate

-

Di ogni gruppo fungino esiste una storia ciclo-vitale che se conosciuta può essere

interrotto→ da guardare se non si guarda il DNA

ZIGOMICETI

1100 specie

- Terrestri

- Principalmente saprofagi

- Alcuni sono parassiti→ mucormicosi che causano problemi polmonari

- Micelio ben sviluppato e senza setti→ produce spore non mobilio all’interno degli

- sporangi (zigospora)

Quando attaccano una pianta riescono a penetrare solo in zone morte o ferite

- Rizoidi che perrmettono un ancoraggio migliore degli sporangi

- Produttori di enzimi

-

GLOMEROMICETI

Circa 160 specie note

- Prima erano inclusi tra gli zigomiceti

- Funghi edafici→ vivono nel terreno

- Formano endomicorrize→ presenti nell’80% delle piante

- Riproduzione asessuale→ con blastospore

- Riproduzione sessuale (sconosciuta)→ più efficace

-

Le micorrize formate da glomeromiceti sono anche definite Micorrize-vescicolo-abuscolari

(VAM)

Le ife fungine non vengono in contatto diretto con il citoplasma della cellula vegetale→

simbiosi e scambi tra cellula fungina e cellula vegetale

ASCOMICETI

Più di 32000 specie note

- Causano micosi vegetali (Malbianco)

- Pluricellulari→ ife settate→ corpi di Woronin= corpuscoli in grado di chiudere e

- aprire il setto

Unicellulari

- Principali funghi in post-raccolta

- Riproduzione sessuale→ formazione di aschi= sporangi claviformi

- Ciclo vitale complesso→ fase aploide+ fase diploide+ fase dykarion

-

L’ascocarpo può avere forme diverse→ valore tassonomico

BASIDIOMICETI

Quasi 30000 specie descritte

- Hanno un basidio che porta le spore

- Alta capacità d’adattamento

- Alta variabilità genetica

- Hanno setti a doliporo

- Ciclo vitale molto complesso→ fase apolide+ fase diploide+ fase dykarion maggiore

- (per ottenere vantaggi da entrambi i nuclei)

Riproduzione sessuale→ formazione di basidi (piccolo piedistallo) e basidiospore

-

Le basidiospore sono generate da corpi fruttiferi detti basidiocarpi

FUNGHI MITOSORICI →Stesso

fungo in

condizioni

riproduttive

diverse

Gli oomiceti sono importanti causa di malattia su piante→ non sono funghi, ma piante→

micelio con cellulosa e glucani. I più conosciuti Perospore e Pythium

Micotossine

= prodotti del metabolismo secondario dei funghi

I funghi producono metaboliti secondari per avere un vantaggio evolutivo→ questi

metaboliti secondari sono però tossici→ micotossicosi

Micotossicosi= tossicosi di origine fungina

Esotossine: prodotte dal micelio e secrete nell’ambiente (tossine di Aspergillus,

• Penicillium, Fusarium…)→ quando il suo ruolo è di fare qualcosa di attivo

nell’ambiente→ tipiche dei funghi filamentosi (Fusari; Aspergillus…)

Endotossine: prodotte dal micelio e trattenute all’interno dei basidiocarpi (veleni di

• Amanita, Boletus…)→ forma di protezione

ENDOTOSSINE

Termolabili

- Termostabili→ sindrome a lunga latenza=sindrome falloidea (Amanita muscaria)

-

I funghi di interesse alimentari producono esotossine→ le micotossine preoccupano

perché i menu di tutti i giorni possono esserne fonte

Le micotossine sono sostanze tossiche in grado di causare anche a basse concentrazioni,

avvelenamenti, malattie e morte→ composti a basso peso molecolare prodotti da funghi

come metaboliti secondari tossici a basse concentrazioni per uomini e animali vertebrati

Antibiotici→ tossiche per microorganismi

- Fitotossine→ tossiche per piante

- Veleni→ prodotti da macro-funghi

-

Le micotossine possono essere prodotte sia in campo sia in magazzino e hanno una

stabilità chimico-fisica elevata

Classificazione micotossine:

Organo bersaglio→ fisiologi

- Della struttura→ chimici

- Origine biosintetica→ biochimici

- Patologia indotta→ medici

- Attività→ biologi cellulari

- Funghi produttori→ micologi

-

Se ho il fungo, ho anche la micotossina? dipende dal tipo di fungo

→

Non tutti i ceppi appartenenti ad una specie produttrice sono produttori→ non tutti i ceppi

sono in grado di produrre micotossine→ dipende dalle condizioni in cui si trova il fungo

Fattori genetici: diversità regolatori e recettori, presenza di geni

- Per esempio, tra i ceppi di A. flavus sono produttori di micotossine: 98% dei ceppi

isolati da arachidi, 81% dei ceppi isolati da semi di cotone e il 20% dei ceppi isolati

da riso

Condizioni ambientali: temperatura, concentrazione ossigeno, substrato→ le

- condizioni ambientali per la produzione delle micotossine non sono

necessariamente le stesse di sviluppo dei miceti

Il fungo deve scegliere tra metabolismo primario e metabolismo secondario→ in base alle

condizioni ambientali

Le tossine hanno un ruolo di vantaggio ecologico→ fitness nell’ambiente (competizione),

protezione o virulenza

Assumiamo micotossine mangiandole direttamente o venendo in contatto in modo

indiretto

AFLATOSSINE

Prodotte da diverse specie di Aspergillus

Fortemente epatotossici e attività cancerogena anche a concentrazioni molto basse

Alimenti ad alto rischio→ mais, arachidi, noci brasiliani e pistacchi

Alimenti a basso rischio→ fichi, mandorle, uva sultanina, spezie

Possono entrare nel latte e nei derivati

Il rischio grosso delle aflatossine è che so