Riassunti diagnostica fitopatologica

Diagnostica fitopatologica

Cenni di patologia

Il termine patologia deriva dal greco patos ossia malattia, ed essa studia:

• Le cause delle malattie delle piante;
• I metodi di lotta per prevenire o curare le malattie;
• Le condizioni che fanno instaurare le malattie e il patogeno (rapporti tra piante e agente patogeno).

Il patologo è colui che studia e previene le malattie delle piante, e cerca di prevenirle tramite una diagnosi.

Le malattie delle piante non sempre sono curabili quindi si preferisce prevenirle sapendo come si diffondono. Gli agenti patogeni che causano la malattia sono:

• Virus, i quali non sono essere viventi ma essere vitali poiché hanno un solo filamento di acido nucleico anziché 2;
• Viroidi, ossia molecole di acido nucleico;
• Batteri, funghi e fitoplasmi.

Divisione della patologia

La patologia si suddivide in:

• Parte generale: studia le leggi dell’insorgenza dei fatti patogeni e di altri problemi di carattere generale (studia l’anatomia degli agenti patogeni).
• Parte speciale o descrittiva: ha per oggetto lo studio specifico dei singoli casi patologici (Mal secco degli agrumi = Phoma tracheiphila (fungo), il quale infetta dal mese di settembre a maggio, Tristezza degli agrumi e Peronospora della vite che segue la regola dei tre 10 ossia T<10°C, precipitazione >10mm, tralci, rami almeno di 10cm poiché a 10cm si iniziano a sviluppare gli stomi).

Ciclo della malattia

In ogni malattia infettiva avvengono degli eventi in successione più o meno distinti che aiutano lo sviluppo e la perpetuazione della malattia e del ciclo della malattia. La catena di questi eventi è chiamata ciclo della malattia e qualche volta corrisponde equamente al ciclo di vita del patogeno. I vari eventi che si susseguono nel ciclo di una malattia sono:

• Inoculazione;
• Penetrazione;
• Infezione;
• Colonizzazione (invasione);
• Crescita;
• Riproduzione;
• Disseminazione;
• Sopravvivenza del patogeno (in assenza dell’ospite).

Dettagli degli eventi del ciclo della malattia

Inoculazione

L’inoculazione inizia con il contatto di un patogeno con una pianta. La parte di patogeno che entra in contatto con l’ospite è chiamata inoculo. L'inoculo è qualsiasi parte del patogeno che può iniziare l’infezione.

Quindi per i funghi l’inoculo possono essere le spore, gli sclerozi o frammenti di micelio. Nel caso di batteri, micoplasmi, virus, viroidi, l’inoculo è rappresentato dal singolo batterio, micoplasma, particella virale e filamento del viroide rispettivamente. Nelle fanerogame parassite l’inoculo può essere un frammento della pianta o un seme.

L’inoculo può essere costituito da un singolo patogeno. Un’unità di inoculo di ogni patogeno è chiamato propagulo.

Tipi di inoculo

L’inoculo che passa l’inverno o l’estate e causa le infezioni in primavera o autunno è chiamato inoculo primario. L’inoculo prodotto dall’infezione primaria è denominato inoculo secondario. In seguito si possono avere diverse infezioni. Ad esempio, la peronospora della vite può provocare oltre 20 infezioni l’anno (20 al Nord e 1-2 al Sud).

Fonti d'inoculo

Spesso l’inoculo è presente nei residui delle piante e quindi sul suolo ove le piante sono cresciute; a volte può arrivare con il seme, o da sorgenti di campi vicini (trasportati ad esempio con le scarpe degli operai, con gli attrezzi da lavoro, gli indumenti, dal vento ecc.). In molte malattie delle piante, specialmente nelle colture annuali, l’inoculo può sopravvivere nelle piante perenni spontanee o in ospiti alternativi ed in ogni stagione produttiva passa da queste alle piante che coltiviamo.

"Atterraggio" o arrivo dell’inoculo

L’inoculo di molti patogeni è trasportato negli ospiti passivamente dal vento, dall’acqua e dagli insetti e soprattutto dall’uomo. Solo una piccola frazione dell’inoculo prodotto arriva sulla superficie di una pianta ospite suscettibile, la maggior parte dell’inoculo arriva su parti che non possono essere infettate. Alcuni tipi di inoculo nel suolo possono essere attratti dalla pianta ospite da alcune sostanze come zuccheri ed amminoacidi diffusi fuori la pianta attraverso le radici.

Penetrazione

I patogeni penetrano attraverso la superficie della pianta mediante una penetrazione diretta, mediante le aperture naturali o le ferite.

I batteri entrano più frequentemente attraverso le ferite, meno frequentemente attraverso le aperture naturali e mai direttamente. I virus, i viroidi e i fitoplasmi entrano attraverso le ferite provocate dai vettori (afidi, cicaline ecc.). La penetrazione non sempre produce un'infezione.

Penetrazione diretta attraverso la superficie integra

La penetrazione diretta attraverso la superficie integra è probabilmente il mezzo più comune per funghi e nematodi e il solo mezzo per le piante parassite. I funghi penetrano direttamente attraverso una sottile ifa o appressorio che cresce sulla superficie della pianta e rompe la cuticola mediante una forza meccanica o sostanze enzimatiche che rompono la cuticola della pianta.

Penetrazione attraverso ferite

Batteri, molti funghi, alcuni virus e viroidi possono penetrare attraverso le ferite dai loro vettori o da altri tipi di insetti.

Penetrazione attraverso le aperture naturali

Molti funghi e batteri entrano attraverso gli stomi, idatodi (aperture al margine delle foglie) e lenticelle (aperture su frutti e rametti).

Infezione

L’infezione è il processo mediante il quale il patogeno stabilisce un contatto con le cellule suscettibili o tessuti degli ospiti e si procura il suo nutrimento da essi. In seguito l’infezione darà come risultato l’insorgenza di decolorazioni, malformazioni, aree necrotiche sulla pianta ospite che sono denominati sintomi. Alcune infezioni possono rimanere latenti. I sintomi possono cambiare continuamente dal momento della loro comparsa sino a quando la pianta muore.

I sintomi possono apparire subito a 2-4 giorni dall’inoculazione e appaiono localizzate in alcune malattie da virus o molto più tardi anche dopo 2-3 anni dall’inoculazione (mal secco degli agrumi, tristezza degli agrumi ecc.). L’intervallo di tempo che intercorre tra l’inoculazione e la comparsa dei sintomi è chiamato periodo di incubazione.

Durante l’infezione alcuni patogeni ottengono i loro nutrienti da cellule vive senza uccidere le cellule o solo dopo molto tempo. Per avere successo, un’infezione, non è sufficiente il contatto tra ospite e patogeno ma sono necessari altri fattori tra cui:

• La varietà deve essere suscettibile a quel determinato patogeno e quindi essere virulento per quella pianta ospite.
• Il patogeno deve essere in uno stadio di patogenicità (spore non dormienti, presenza di zoospore - peronospora ecc.).
• La temperatura e le condizioni ambientali devono essere favorevoli alla crescita e alla moltiplicazione del patogeno.

Quando tutte queste condizioni sono ideali il patogeno può invadere il suo ospite al massimo del suo potenziale, persino in presenza di difese della pianta e come conseguenza si ha lo sviluppo della malattia.

Colonizzazione (invasione)

• Funghi producono micelio che cresce tra la cuticola e l’epidermide (invadono le cellule epidermiche) e si diffondo in tutti i tessuti degli organi della pianta come foglie, rametti, radici.
• Virus e viroidi invadono tutti i tipi di cellule viventi.
• Fitoplasmi invadono il floema.
• Batteri invadono i vasi xilematici e i tubi floematici.

Le infezioni causate da funghi, batteri, virus sono locali. Le infezioni causate da fitoplasmi, batteri, virus, viroidi sono sistemiche cioè il patogeno da un punto iniziale invade tutta la pianta.

Crescita e riproduzione del patogeno

• Funghi si riproducono mediante spore per via asessuale (conidi) o sessuale.
• Batteri e fitoplasmi si riproducono mediante scissione di un individuo adulto in 2 parti uguali.
• Virus e viroidi si riproducono solo in cellule viventi dell’ospite.

Disseminazione del patogeno

Le più diffuse disseminazioni dei patogeni sono:

• Disseminazione attraverso l’aria. Molte spore di funghi, e diversi semi di piante parassite sono disseminati da correnti d’aria che li trasportano unite ad altre particelle anche a varie distanze.
• Disseminazione attraverso l’acqua. L’acqua è importante nella disseminazione dei patogeni in 3 modi:
  • Batteri, nematodi, spore, sclerozi e frammenti di micelio fungino presenti nel suolo sono disseminati dalla pioggia, dall’acqua d’irrigazione e si muovono sulla superficie delle piante o attraverso il suolo.
  • Molti batteri e spore di funghi sono essudati in liquido vischioso e dipendono dall’acqua per la loro disseminazione sotto forma di pioggia o irrigazione (si sciolgono in acqua e vengono disseminati tramite pioggia o irrigazione).
  • Gocce di pioggia o di irrigazione fanno cadere le spore di funghi e batteri sulla superficie della pianta.
• Disseminazione attraverso insetti, larve, nematodi ed altri. Gli insetti, particolarmente gli afidi, sono i più importanti vettori di virus, mentre le cicaline sono i maggiori responsabili della trasmissione dei micoplasmi e batteri. Alcune larve e nematodi possono trasportare esternamente ed internamente virus da una pianta ad un'altra. Molti animali grandi o piccoli muovendosi tra le piante possono trasportare spore di funghi, batteri, semi di piante parassite, nematodi e molto probabilmente virus e viroidi.
• Disseminazione attraverso l’uomo. L’uomo dissemina tutti i tipi di patogeni sia a breve che a lunga distanza in diversi modi ossia attraverso le lavorazioni al terreno, la potatura, la raccolta, trasportando terreno contaminato da un appezzamento ad un altro, non disinfettando gli attrezzi lavoro, utilizzando semi o materiale di propagazione infetto o contenitori infetti (vasi, fitocelle ecc.), trasportando materiale infetto da un'area ad un'altra o da un continente ad un altro (Es. Peronospora della patata - Phytophthora infestans - arrivata dopo molti anni di importazioni di patate dagli USA).

Relazione fra ciclo della malattia ed epidemie

Alcuni patogeni completano un ciclo o parte di un ciclo di malattia in un solo anno e sono chiamati monociclici o patogeni a singolo ciclo. In molte malattie, comunque, il patogeno può produrre più di una generazione per stagione ed essi sono denominati policiclici (es. peronospora della vite sino a 12 cicli l’anno). In altre malattie, per es. funghi di avvizzimenti vascolari, giallumi da micoplasmi e infezioni virali, il patogeno può non completare il ciclo in un anno ma necessita di parecchi anni prima di formare l’inoculo ed infettare nuovi ospiti. Tali patogeni sono denominati polietici.

Tipi di resistenza ai patogeni

Esistono 2 tipi di vera resistenza: orizzontale e verticale.

Resistenza orizzontale

Essa non è molto specifica poiché le piante sono resistenti contro la maggior parte dei loro patogeni. Tale resistenza è denominata non specifica o resistenza orizzontale. Essa è controllata da molti (probabilmente dozzine e forse centinaia) geni quindi è denominata poligenica o multi-genica.

Resistenza verticale

Molte varietà di piante sono abbastanza resistenti ad alcune razze di patogeni mentre sono suscettibili ad altre razze dello stesso patogeno. Tale resistenza è denominata resistenza verticale. La resistenza verticale è generalmente controllata da uno o pochi geni quindi è denominata monogenica.

Virus

I virus sono organismi microscopici visibili solamente al microscopio elettronico. I virus sono delle entità infettive costituite da uno o più filamenti di acido nucleico che è sempre o solo DNA o solo RNA ed esso è rivestito da un capside proteico che svolge un ruolo di protezione dell’acido nucleico ma interviene anche sui processi di traslocazione e adattamento del virus nella pianta. Altri virus hanno una membrana extra-capsidica detta pericapside, formata da lipidi.

Inoltre i virus sono costituiti da proteine che possono essere:

• Strutturali: in quanto intervengono nei processi di formazione del capside. Esse sono prodotte dal virus stesso, e sono l’RNA polimerasi, Proteasi, Proteine del capside, proteine di movimento e proteine per la trasmissioni di insetti.
• Non strutturali: sono presenti nelle cellule infette e presentano diverse funzioni tra cui replicazione del DNA, movimento e scissione proteolitica.

L’acido nucleico può essere costituito da RNA o DNA e la sua grandezza varia notevolmente da un virus all’altro. Esso inoltre è formato da differenti regioni geniche codificanti (dette ORF “open reading frame”) contenenti l’informazione per la sintesi di una proteina. Ad alcuni virus sono associate molecole di RNA a basso peso molecolare che sono in grado di replicarsi solamente in presenza di un virus principale, e per tale motivo vengono denominati virus satelliti.

Forme dei fitovirus

• Tubuliformi: hanno una forma di tubo più o meno lunga a seconda della specie. Quelli piccoli raggiungono i 100nm mentre quelli lunghi possono arrivare ai 2000nm. Quelli piccoli quando sono osservati al microscopio hanno una forma di bastoncini dritti e rigidi mentre quelli lunghi sono detti virus filamentosi per via della forma filamentose delle particelle virali.
• Isometrici: essi hanno una forma di piccole sfere se osservati a grandezze non elevate, mentre se osservati ad ingrandimenti elevati hanno una forma poliedrica.
• Bacilliformi: essi hanno l’aspetto di un cilindro molto arrotondato.

Categorie dei fitovirus

• ssRNA: singola catena di RNA;
• dsRNA: doppia catena di RNA;
• ssDNA: singola elica di DNA;
• dsDNA: doppia elica di DNA.

La maggior parte dei fitovirus sono ad RNA a singola catena ma vi possono anche essere fitovirus a DNA.

Classificazione dei virus

• Rabdovirus
• Bromoviridae (Mosaico del cetriolo)
• Closteroviridae (Tristezza)
• Potyviridae (Sharka)
• Geminiviridae
• Tombusviridae

Replicazione virus

Normalmente il virus non ce la fa a replicare autonomamente quindi deve utilizzare il metabolismo della cellula per riprodursi, replicarsi. Per replicarsi deve replicare sia il capside proteico che l’acido nucleico. Una volta che il virus penetra nella cellula avviene il dissemblaggio del capside e l’acido nucleico avvia quindi il processo replicativo.

I virus ad RNA sfruttano la sintesi dell’RNA polimerasi della pianta e così l’RNA virale origina un RNA complementare il quale andrà nei ribosomi i quali produrranno proteine che procedono alla sintesi delle proteine strutturali.

Sintomatologia

Riguardo la sintomatologia, i principali sintomi causati dai fitovirus si notano sia sulla parte aerea sia su quella ipogea. Alcuni sintomi tipici sono nanismo, rachitismo (internodi, fiori e frutti sono di dimensioni ridotte rispetto al normale), malformazioni di diversi organi, alterazione di colore (come il mosaico), maculatura, variegatura, necrosi.

Oltre ai sintomi che possiamo osservare ad occhio nudo, i virus possono provocare anche alterazioni di cellule e tessuti profondi che sono visibili soltanto sezionando gli organi interessati (tali sintomi sono interni) oppure ricorrendo a tecniche di microscopia (sintomi microscopici).

Epidemiologia (trasmissione)

Riguardo l’epidemiologia, i virus passano da una pianta all’altra o tramite i vettori o tramite parti di pianta. Nel primo caso la trasmissione è resa possibile dall’intervento di un altro organismo mentre nel secondo caso la trasmissione avviene senza intermediari dalle cellule di una pianta infetta alle cellule di una pianta sana.

La trasmissione per parti di pianta può realizzarsi con la propagazione vegetativa oppure tramite l’innesto di una pianta sana con una pianta infetta oppure per diffusione di polline o di semi di piante infette o infine per semplice strofinamento fra parti di piante infette e parti di pianta sana.

Trasmissione per succo

Quest’ultima modalità è detta trasmissione per succo che è la meno frequente in natura, tuttavia è utilizzata ai fini sperimentali. Questo tipo di trasmissione deriva dal contatto fra il succo fuoriuscito da una pianta infetta e la superficie lesa di una pianta sana. Tale trasmissione in natura è piuttosto rara e fra gli esempi di virus abbiamo i virus X nella coltivazione di patata e il TMV nelle coltivazioni di pomodoro. Questa trasmissione ha un ruolo importante dal punto di vista diagnostico in quanto si tratta di una tecnica di trasmissione molto semplice, adattabile alla maggior parte dei virus e capace di fornire i risultati in pochissimo tempo.

Trasmissione per propagazione vegetativa e per innesto

La trasmissione per propagazione vegetativa avviene per talea, tuberi, bulbi ecc. Essa è una via di diffusione estremamente efficace poiché essendo infetta ogni porzione di pianta che è prelevata da una pianta virosata, risulta infetta tutta la discendenza. In questo tipo di trasmissione si avrà il 100% di virus trasmessi alla progenie.

La trasmissione per innesto ha una percentuale di trasmissione del 100%. Tale trasmissione è efficace poiché se il portainnesto oppure la marza provengono da una pianta infetta da virus, la nuova pianta che ne deriva risulterà infetta.

Trasmissione per seme

Negli ultimi anni questo tipo di trasmissione si è diffuso in diverse specie vegetali di interesse agrario. Questo perché il seme risulta un ottimo...