Riassunto patologia vegetale nei vivai e delle alberature

Malattia ed inoculo

Qualunque alterazione delle caratteristiche macromorfologiche, micromorfologiche e funzionali della pianta: disseccamento dei germogli e delle foglie, maculatura e marciume del frutto, macchie fogliari, avvizzimenti, cancri corticali, tumori del colletto, marciumi radicali. Una pianta è invece considerata “sana” quando riesce a svolgere le proprie funzioni fisiologiche al massimo delle proprie potenzialità genetiche: sintesi di ormoni e vitamine, immagazzinamento di amido proteine e grassi, traspirazione, fotosintesi, traslocazione di linfa grezza ed elaborata, sintesi di aminoacidi e proteine, assorbimento di acqua e sali.

Nelle piante una malattia localizzata ha conseguenze irreversibili (necrosi, deformazioni, ecc.), anche se l'arresto dell'infezione è comunque possibile prima della comparsa dei sintomi o a seguito di interventi terapeutici. Le malattie si dividono in fisiopatie (di natura non infettiva e non parassitaria dovute ad anormali condizioni climatiche, del suolo, composizione dell’atmosfera, lesioni traumatiche) e fitopatie (di natura infettiva da agenti non microrganici, da agenti vegetali microrganici, da agenti animali).

Tipologie di malattie

Le malattie sono quelle trasmissibili da pianta malata a pianta sana, non quelle che non vengono trasmesse. Le fitopatie possono essere monocicliche, se hanno solo un’infezione primaria prima dello svernamento, o policicliche, che susseguono inoculi ed altre infezioni dopo la primaria. Le malattie possono essere localizzate o sistemiche, ma esistono malattie nelle quali il patogeno seppur localizzato produce sintomi sistemici con l'invio di tossine, altre in cui il patogeno si sviluppa sistemicamente ma i sintomi si esprimono a carico di determinati organi (malattie organotropiche).

• In relazione alla parte della pianta interessata possiamo avere: malattie dell’apparato radicale, del fusto o della chioma. In base al tipo di alterazione si avranno: marciumi radicali, carie del legno, cancri, malattie vascolari, ruggini, malattie fogliari.
• In base ai meccanismi patogenetici: litiche (demolizione delle pareti cellulari), tossiche o necrotiche (frutto di effetti tossici), auxoniche o disgenesiche (squilibri ormonali), tropiche (sottrazione di nutrienti).
• In base al processo fisiologico alterato: tracheopatie (trasporto di acqua), clorosi e necrosi fogliari (fotosintesi), neoplasie (divisione cellulare).

Epidemiologia

Epidemiologia: disciplina che indica le relazioni esistenti fra le popolazioni dei patogeni e quelle degli ospiti in un determinato contesto ambientale. Lo studio dell’epidemiologia mira a comprendere la distribuzione della malattia e le cause che l’hanno determinata. La diffusione di una malattia è data da fattori inerenti il patogeno (biomassa, frequenza dei cicli di propagazione, virulenza, modo di propagazione), dalla pianta ospite (resistenza, uniformità genetica, età, fase vegetativa, tipo di popolamento, presenza di ospiti alternativi) e dall’ambiente (temperatura, umidità, nutrienti, suolo, intensità luminosa, fattori colturali, presenza di vettori, antagonismo). I tre elementi vengono indicati sui lati del “triangolo della malattia” in proporzione alla loro incidenza, l’area risultante del triangolo sarà detta “quantità di malattia”. Se viene considerato anche il fattore tempo avremo una figura tridimensionale a piramide.

Quando i tre elementi che concorrono allo sviluppo di un’epidemia non presentano caratteristiche tali da massimizzare l’incidenza della malattia questa avrà una presenza territorialmente circoscritta, prendendo il nome di “endemia”; al contrario una malattia che si diffonde rapidamente è detta “epidemia”, se si espande a livello planetario viene chiamata “pandemia”.

Inoculo: insieme dei propaguli (elementi infettivi) di un patogeno (particelle virali, cellule batteriche, micelio, conidi e spore). Salvo casi particolari la diffusione degli organismi fitopatogeni avviene casualmente ed i singoli propaguli hanno probabilità molto basse di entrare in contatto con l’ospite adatto, ciò comporta la necessità da parte dei patogeni di produrre enormi quantità di propaguli (densità d’inoculo e potenziale di inoculo).

La liberazione dell’inoculo, ovvero il distacco dei propaguli dagli apparati di supporto, può avvenire in modo passivo (movimenti di torsione sviluppatisi tra conidio e conidioforo in seguito a rapidi cambiamenti dell’umidità dell'aria, gravità, vento, acqua, animali) o propiziata dallo stesso patogeno attivo (rigonfiamento in seguito alla formazione di bolle di gas del conidioforo, produzione di cariche elettrostatiche repulsive). Le turbolenze atmosferiche rendono improbabile una caduta lenta e costante, questo spiega la capacità degli inoculi di superare anche mari ed oceani.

• Oomiceti: le spore mobili fuoriescono e si allontanano dagli sporangi.
• Ascomiceti: produzione di pressioni idrostatiche all’interno degli aschi che ne determinano l’apertura e provocano l’espulsione delle spore.
• Basidiomiceti: distacco attivo delle basidiospore dallo stigma.
• Gloiospore: gli inoculi invischiati in mucillagini (cellule batteriche, spore) sono liberati dall'acqua che svolge la duplice funzione di sciogliere la mucillagine e favorire l'espulsione promuovendo il rigonfiamento della massa dei corpi fruttiferi.
• Xerospore: spore e conidi asciutti la cui liberazione è affidata al vento.

Tra gli organismi fitopatogeni quelli capaci di movimento proprio sono pochi e non sono in grado di percorrere che modeste (nematodi) o piccolissime (zoospore, batteri) distanze. Alcuni patogeni possono penetrare attivamente l’ospite, pertanto l’agente che trasporta e disperde i propaguli assolve anche alla trasmissione della malattia. Altri patogeni, incapaci della penetrazione autonoma, richiedono la mediazione di altri organismi denominati vettori (animali erbivori, insetti, acari, nematodi) che introducono i propaguli nelle cellule e nei tessuti dell’ospite.

In assenza di piante ospiti molti parassiti facoltativi si conservano conducendo vita saprofitaria condotta sui residui della vegetazione (particolarmente importanti per quei patogeni non dotati di organi di conservazione, come virus e batteri). Gli organi di conservazione (o resistenza) sono propri dei funghi: oospore, teleutoconidi, clamidoconidi, sclerozi, microsclerozi, ife ispessite; tutte strutture che si mantengono nel terreno e sulle piante. A seconda della loro maggiore o minore capacità di svilupparsi e sopravvivere in assenza di piante ospiti, i funghi fitopatogeni tipicamente terricoli sono distinti in abitatori e invasori del suolo. I parassiti obbligati non hanno la capacità di condurre una vita saprofitaria anche se possono adattarsi a sopravvivere in criptobiosi (stato di stasi dove tutti i professi metabolici di sviluppo, riparazione e riproduzione sono bloccati).

Sintomatologia

Sintomatologia: disciplina dedita allo studio dei sintomi, ovvero la manifestazione temporale interna o esterna di una malattia. L’insieme dei vari sintomi di una malattia viene detto “sindrome” o “quadro clinico”.

Segno: presenza degli organi vegetativi o riproduttivi dei patogeni.

Anamnesi: storia della malattia e dell’evoluzione dei sintomi (convergenza, divergenza, evoluzione).

Le alterazioni macroscopiche sono il risultato di alterazioni morfologiche microscopiche che, interessando inizialmente la singola cellula, vanno ad estendersi ad interi sistemi della pianta. Tessuti, organi o piante intere possono presentare sviluppo e dimensioni alterate come conseguenza di un’alterazione delle dimensioni di singole cellule (ipotrofia – ipertrofia) o del numero delle cellule (ipoplasia – iperplasia).

Possiamo avere alterazioni omogenee (omeoplasie) quando danno luogo a tessuti uguali a quelli di partenza, o possono essere eterogenee (eteroplasie) quando si formano tessuti diversi da quelli di partenza: le eteroplasie possono essere regressive (cataplasie) quando da cellule ben differenziate prendono origine cellule e tessuti meno organizzati, oppure possono essere progressive (proplasie) allorché il livello di organizzazione è superiore (meristemi da ferita). Quando le cellule durante il loro sviluppo o a evoluzione completa, pur rimanendo delle stesse dimensioni, acquisiscono o perdono una o più funzioni si parla di “metaplasie”.

Modificazioni cromatiche: clorosi e giallumi (parziale o totale scomparsa della clorofilla), mosaico (macchie piccole regolari), striatura (macchie strette ed allungate), variegatura (macchie grandi irregolari). Disfacimento delle pareti cellulari: marciume molle o cancrena (molle e acquoso), marciume secco o mummificazione (asciutto e compatto), carie (se profonda asciutta e friabile), scabbia (se superficiale asciutta e friabile).

Necrosi ed altre alterazioni degenerative: macchie a bersaglio (concentriche), antracnosi (per collasso dei tessuti profondi), bronzatura, picchiettatura, macchiettatura, maculatura. La degenerazione delle cellule interne può determinare l’emissione in superficie di materiali di varia natura: flussi gommosi, lattiginosi, resinosi, mucillaginosi. La produzione di sughero su organi che normalmente ne sono privi dà luogo a sintomi di suberosi o di rugginosità (su frutti).

Cancro: crescita di cuscinetti di tessuto cicatriziale soggetti a necrosi e cicatrizzazione secondaria attorno a lesioni necrotiche estese. Soluzioni di continuità e distacco di parti: spaccatura (su organi carnosi), esantema (lacerazione dei tessuti superficiali con fuoriuscita di materiale), filloptosi (caduta anticipata delle foglie), antoptosi (caduta anticipata di fiori), carpoptosi (caduta anticipata di frutti), vaiolatura (presenza di fori sulla foglia), smerlatura (foglia sfrangiata).

Modificazione di forma e dimensione: intera pianta (nanismo o rachitismo, gigantismo), rami (scopazzi, fasciazioni, blastomania), foglie (intumescenza – escrescenza pustoliforme, lenticellosi, butteratura, arrotondamento, arricciamento, bollocità, laciniatura – arresto dello sviluppo dei tessuti interni varli, fenestratura, erinosi – abnorme produzione di tomento, tumore – massa cospicua priva di organizzazione interna, enazione – formazione di lembi fogliari a partire dalle nervature).

Infettività

L'infettività è inerente alla capacità del patogeno di riprodursi e di stabilire rapporti simbiotici con l'ospite. Le malattie delle piante possono essere infettive/parassitarie o non infettive/non parassitarie. I più comuni ed importanti agenti di malattie infettive sono virus, batteri, fitoplasmi, fungi; causano malattie anche protozoi, alghe, fanerogame parassite, nematodi, artropodi fitomizi. Gli agenti abiotici (agenti atmosferici, anormale illuminazione, stress termici, stress idrici, carenze ed eccessi minerali, inquinanti, ferite) possono essere talvolta agenti di malattie non infettive.

Eziologia

Eziologia: studio della causa di malattia, comporta la preliminare identificazione o diagnosi. Il numero di informazioni e operazioni richieste per la diagnosi è tanto maggiore quanto meno la malattia è conosciuta. L'esame dei sintomi e dei segni può consentire il riconoscimento delle malattie più comuni, ma può non essere sufficiente per malattie poco conosciute, allora occorre procedere come segue:

1. Identificazione della specie e della varietà della pianta, accertando origine del materiale moltiplicativo e della sua età.
2. Localizzare la malattia sulla pianta, la sua incidenza, distribuzione e diffusione.
3. Analizzare gli eventi climatici e caratteristiche del terreno.
4. Tracciare un quadro delle operazioni colturali.
5. Descrivere sintomi e segni, interni ed esterni, con riferimento a piante sane.
6. Raccogliere un significativo campione dalle piante: un campione è tale quando comprende piante o parti di pianta in stadi di malattia diversi e, a parte, alcuni campioni sani di riferimento.
7. Analisi in laboratorio dei campioni raccolti.

Solamente dopo le scoperte di Pasteur sulle fermentazioni e la conseguente demolizione della teoria della generazione spontanea, si arrivò ad una corretta impostazione metodologica della diagnosi delle malattie infettive ad opera del medico prussiano Robert Koch. Intorno ai primi anni del 1870, Koch dovette affrontare una serie di gravi epidemie di carbonchio, malattia allora ignota, che colpiva animali e uomo: riuscì ad evidenziare nel sangue cellule di Bacillus anthracis e, a mezzo di inoculazioni artificiali, a riprodurre la malattia, nonché a reisolare il batterio. Le varie fasi della sua diagnosi divennero criterio-guida indispensabile nello studio della causa delle malattie infettive, in campo medico e microbiologico in generale, e si affermarono nel tempo come Postulati di Koch.

Per la diagnosi di malattie nuove, insolite o complesse vengono impiegati i Postulati di Henle-Koch per attribuirgli certezza scientifica. L’agente di una malattia infettiva:

1. Deve essere presente in tutti i casi di quella malattia.
2. Non deve essere presente in caso di altre malattie né in individui sani.
3. Deve essere isolato dai tessuti in coltura pura.
4. Deve essere capace di riprodurre la malattia attraverso infezione sperimentale.

Sierodiagnosi

Sierodiagnosi: consiste nell'accertamento della presenza e natura di un patogeno in un ospite in base ad una reazione tra parti o prodotti del medesimo e i relativi anticorpi (di basso costo, rapidità di esecuzione, non ha rischi biologici, presenta la necessità di decidere ancor prima di effettuare la prova quale patogeno cercare). Un vertebrato superiore infettato da un patogeno si difende producendo anticorpi/immunoglobine che attaccano particolari zone della superficie del patogeno (chiamate “epitopi” o “determinanti antigenici”) stesso o di eventuali sostanze da esso prodotte. Ogni microrganismo, virus o macromolecola estranea all'animale che provochi in esso la formazione di anticorpi è detta antigene. Le cellule che producono anticorpi sono dette “linfociti” e conservano anche attraverso la loro discendenza la capacità di moltiplicarsi rapidamente e di produrre grandi quantità di immunoglobine, rendendo pertanto l'organismo in cui si trovano immune ad una successiva infezione.

Il legame anticorpo – antigene è un complesso reversibile di natura fisico-chimica, ed ha come conseguenza la neutralizzazione del patogeno nel corpo dell'animale. Gli antigeni possono essere, verso gli antisieri, omologhi o eterologhi. O rispetto ad un antisiero è detto l'antigene che ha provocato la formazione omologo dell'antisiero stesso. E se solo una parte dei suoi anticorpi si lega ad esso. Sierologia (immunochimica): impiego in vitro degli anticorpi. Iniettando preparazioni o parti di patogeni vegetali in animali da laboratorio (conigli/topi) è possibile indurre la formazione di antisieri e quindi anticorpi policlonali/monoclonali contro il suddetto patogeno.

Produzione di anticorpi monoclonali: Immunizzazione del topo per stimolare la produzione di anticorpi - Cellule tumorali sviluppate in coltura di tessuto - Cellule anticorpo isolate per divisione - Cellule producenti anticorpi fuse con cellule tumorali coltivate per formare ibridomi - Ibridoma selezionato per la produzione di anticorpi - Ibridomi clonati producenti anticorpi - Anticorpi monoclonali isolati per essere coltivati.

Immunomicroscopia (correlata alla sierodiagnosi): Osservazioni in microscopia ottica ed elettronica vengono eseguite previa applicazione di anticorpi come tali o coniugati a marcanti fissati su un vetrino ed incubati. Virus e fitoplasmi possono essere messi in evidenza con la ImmunoMicroscopia Elettronica (IME), le tecniche più usate sono due: "ISEM (ImmunoSorbent Electron Microscopy)" e la "Decolorazione". La prima sfrutta il fenomeno dell'assorbimento aspecifico di proteine su superfici di varia natura. Facendo incubare una goccia di antisiero su un vetrino si ottiene l'adesione di alcuni anticorpi sulla sua superficie; dopo lavaggio si pone una goccia di estratto da esaminare sul vetrino e si lascia incubare. Gli anticorpi aderenti al retino bloccano su di esso le particelle di antigene presenti, che si possono quindi osservare dopo lavaggio e colorazione negativa, oppure "decorare" incubando il retino prima della colorazione con una goccia dello stesso antisiero diluito i cui gli anticorpi aderiscono alle particelle di un virus rivestendolo in modo ben riconoscibile.

Prove immunoenzimatiche (correlate alla sierodiagnosi): Si impiegano nella sierodiagnosi massale di virus ed altri patogeni, devono la loro alta suscettibilità al fatto che la reazione immunologica è rilevata da una reazione enzimatica associata alla prima. Il metodo più usato è quello denominato DAS-ELISA (Double Antibody Sandwich-Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay): nei pozzetti di una piastra si fanno aderire gli anticorpi e dopo lavaggio si immettono gli estratti da esaminare. Dopo un secondo lavaggio i pozzetti vengono riempiti con una sospensione di un coniugato degli stessi anticorpi con un enzima. Dopo incubazione e lavaggio si riempiono i pozzetti con una soluzione del substrato, cioè di una sostanza che in seguito ad idrolisi cambia colore, se gli antigeni e quindi l'enzima sono presenti.

Diagnosi mediante rilevamento degli acidi nucleici

Hanno come target gli acidi nucleici del patogeno, i quali sono sempre presenti indipendentemente dalle fasi del ciclo vitale e dal tipo di cellule del patogeno a differenza degli epitopi, che invece spesso ne dipendono. Tramite l’analisi degli acidi nucleici rendono possibile la diagnosi di tutti i patogeni, anche di quelli non rilevabili con metodi convenzionali.