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Biocontrollo: funghi per la difesa delle piante

10/11/2021

Come funzionano e quali sono le specie principali e i ceppi autorizzati nell'Unione Europea?

Biocontrollo: funghi per la difesa delle pianteNon lasciano residui, non interferiscono con la fermentazione, possono essere applicati in prossimità della raccolta e soprattutto sono un valido strumento di lotta alle malattie delle piante in agricoltura biologica e integrata: gli oomiceti, i lieviti e i funghi sono degli utili agenti di biocontrollo.

Dopo aver chiarito come nasce l'interazione tra pianta e microrganismi utili è ora di metterla in pratica. Durante la quarta e quinta lezione del corso di alta formazione "Biosolution Academy" si è discusso dei vantaggi e dei limiti d'uso di questi microrganismi attraverso lo studio dei meccanismi d'azione e della biologia e delle caratteristiche dei più interessanti generi e specie autorizzati in Ue.

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Le lezioni sono state tenute da Ilaria Pertot, direttrice del Centro Agricoltura Alimenti Ambiente dell'Università di Trento, da Stefano Di Marco, dell'Istituto di Bioeconomia del Cnr di Bologna, da Alessandra Di Francesco del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro Alimentari dell'Università di Bologna e da Michelina Ruocco, del Cnr Ipsp sede secondaria di Portici.


I meccanismi d'azione dei funghi per il biocontrollo

Come oomiceti e funghi difendono la pianta dai patogeni? Quattro sono i meccanismi d'azione principali:
  • antibiosi o azione diretta;
  • induzione di resistenza;
  • competizione per spazio e nutrienti;
  • iperparassitismo.
Generalmente una specie può avere più di un meccanismo d'azione, in ogni caso è importante conoscerli per adattarli alla strategia di difesa più efficace.

Antibiosi o azione diretta
È un meccanismo simile a quello dei fungicidi di sintesi. Il microrganismo produce tossine e/o enzimi litici che inibiscono la crescita del patogeno. Deve essere inteso come trattamento preventivo perché non ha effetti dopo l'entrata del patogeno nel tessuto vegetale. Comunque, la maggior parte dei ceppi registrati produce più enzimi che tossine perché per ottenere l'autorizzazione è più complicato provare la non tossicità nei confronti dell'essere umano, dell'ambiente e degli animali.

Induzione di resistenza
L'induzione di resistenza permette alla pianta, quando opportunamente stimolata, di acquisire una sorta d'immunità nei confronti dei patogeni virulenti. È un vero e proprio sistema di difesa della pianta.

Quali sono gli stimoli e i segnali che inducono la resistenza? Si parla di elicitori cioè qualsiasi segnale molecolare prodotto direttamente o indirettamente dal patogeno. L'interazione di questi con dei recettori delle cellule della pianta innesca una serie di segnali molecolari in grado di attivare a livello nucleare la trascrizione dei geni di difesa. Elicitori possono essere frammenti di parte cellulare (chitina e chitosano costituenti della parete cellulare di funghi e dell'esoscheletro dell'insetto), frammenti di flagelli, acidi grassi, steroli, acidi nucleici, proteine e glicopeptidi.

Ci sono due tipi di resistenza: sistemica acquisita (Sar) e sistemica indotta (Isr). La Sar si manifesta verso un ampio spettro di patogeni dopo intervalli di tempo relativamente ampi (uno, due e più giorni) anche in organi distanti rispetto a quelli dove è avvenuto il contatto con l'induttore. L'acquisizione di resistenza è associata all'espressione dei geni codificanti per le proteine di patogenesi (Pr), ed è mediata dall'acido salicilico. Le Pr poi permettono di produrre composti antimicrobici, enzimi litici, sostanze che irrobustiscono la parete, ecc.

La resistenza sistemica indotta (Isr) permette la pre attivazione dei meccanismi di difesa latenti che si esprimono in seguito ad un successivo attacco di microrganismi patogeni. Le piante pre attivate rispondono in modo più veloce e più forte anche a livelli molto bassi di uno stimolo.

Sfruttare questo fenomeno di difesa naturale della pianta è molto innovativo ma non rappresenterà mai la soluzione per la difesa delle piante. Perché? Innanzitutto le piante non possono scappare dal patogeno e non hanno un sistema immunitario adattativo, non mantengono memoria e non producono anticorpi. Inoltre, è un fenomeno che funziona meglio per le colture protette perché in campo la pianta è già indotta naturalmente da molti stimoli e la resistenza è meno efficace.

Competizione
Competizione per consumo di sostanze necessarie alla germinazione/crescita del microrganismo (ad esempio Botrytis cinerea ha bisogno di zucchero per germinare) e per occupazione di spazio. Anche in questo caso si parla di trattamento preventivo che riduce l'inoculo.

Iperparassitismo
Consiste nella crescita di un microrganismo sopra o all'interno del microrganismo patogeno. Questo viene depauperato di sostanze nutritive fino alla morte. C'è da dire che tutti i parassiti per interesse ecologico non elimineranno mai il patogeno totalmente, perciò, questo meccanismo porta solo alla riduzione dell'inoculo. Per lo stesso principio è necessario che prima del trattamento in campo sia presenta una certa quantità di ospite e quindi di patogeno.


Oomiceti come agenti di biocontrollo e principali prodotti autorizzati

Scarsi sono stati gli studi sugli oomiceti come agenti di biocontrollo in confronto a funghi e rizobatteri, questo perché sono sempre stati ritenuti essenzialmente dei patogeni per le piante. Gli oomiceti appartengono al regno Chromista; il genere Pythium, in particolare, occupa una grande varietà di nicchie ecologiche terrestri e acquatiche, infatti comprende più di 130 specie tra saprofiti attivi, patogeni di alghe, pesci e insetti, patogeni delle piante e anche specie micoparassite.

Pythium oligandrum

È un oomicete micoparassita attivo contro venti generi di funghi patogeni: Botrytis, Sclerotinia, Sphaerotheca, Fusarium, Alternaria, Verticillium, Rhizoctonia e Pythium. Può ridurre dal 15 al 100% la malattia ed è un buon colonizzatore e riesce a distribuirsi abbastanza bene nelle varie nicchie ecologiche.


Guarda il video di Gowan su Polyversum a base di Pythium oligandrum


La resistenza nella pianta è indotta dalla produzione da parte dell'oomicete dell'oligandrina; la pianta in risposta impregna la parte cellulare di composti fenolici, forma gel di pectato di calcio negli spazi intercellulari e nel floema accumula proteine antimicrobiche.

Il prodotto in commercio è il Polyversum: non ha intervallo di sicurezza (tempo di carenza) e non interferisce con la vinificazione quando utilizzato su vite, è utile per ridurre il residuo di principi attivi di sintesi, è conservabile fino a due anni ed è efficace contro muffa grigia e Sclerotinia su varie colture ma non è miscelabile con altri fungicidi.


Lieviti come agenti di biocontrollo e principali prodotti autorizzati

I lieviti sono funghi con forma unicellulare che si riproducono o per gemmazione o per scissione binaria. Sono presenti in tutti gli ambienti, sono facili da coltivare e livello industriale e da formulare e hanno un'alta resistenza agli stress. Ai lieviti non sono associati rischi di sicurezza o comunque sono molto limitati infatti molte specie sono usate nel settore alimentare.

Candida oleophila
È stato il primo lievito ad essere sviluppato come prodotto fitosanitario commerciale. In particolare due sono i ceppi più studiati, l-182 e O. Nexy è il prodotto commerciale composto dal 57% del ceppo O e agisce in post raccolta contro Botrytis cinerea su melo e pero e contro Penicillium expansum su agrumi.

Aureobasidium pullulans
Noto anche come black yeast, ha un alto gradi di polimorfismo, è inoltre ubiquitario e saprofita. Si comporta da battericida nei confronti di Erwinia amylovora e come fungicida contro Penicillium expansum su pomacee e contro Botrytis cinerea su vite. Si adatta a condizioni ambientali stressanti come ipersalinità, acidità, freddo e mancanza di nutrienti. In condizioni di stress della pianta ceppi selvatici di A. pullulans sono naturalmente presenti sulle piante, il trattamento permette di aumentarne la quantità.

Per quanto riguarda l'induzione di resistenza, il lievito produce cutinasi che nella pianta determina l'aumento della divisione delle cellule dell'epidermide con successiva produzione di fitoalessine e abbassamento del ph negli ambienti colonizzati (effetto batteriostatico).

Botector new e Blossom protect new sono due prodotti commerciali, entrambi costituiti da due ceppi differenti del lievito. Il primo è attivo contro Botrytis cinerea su pomodoro, melanza e fragola, il secondo è efficace contro Erwinia amylovora su pero, melo, cotogno, nespolo, nespolo del giappone, nashi e melo selvatico.

Saccharomyces cerevisiae
È considerato un microrganismo modello perché è molto facile produrlo. Romeo è il prodotto commerciale composto da frazioni delle pareti cellulari del ceppo LAS117 attivo su vite contro l'oidio, la peronospora e la botrite. È comunque sempre consigliato applicarlo in miscela con un antiperonosporico perché la sua attività è solo parziale.


Funghi filamentosi come agenti di biocontrollo e principali prodotti autorizzati

Nonostante in questo caso gli studi siano stati molti e dedicati a varie specie e ceppi, sono autorizzati principalmente ceppi di specie del genere Trichoderma, soprattutto per le malattie radicali.

Trichoderma
Possiede tutti i meccanismi d'azione; per quanto riguarda il micoprassitismo, Trichoderma secerne enzimi che degradano la parete cellulare del fungo ospite. L'azione diretta, invece, prevede la produzione di sostanze antibiotiche: sostanze volatili, composti idrosolubili e peptaiboli.

La competizione permette al Trichoderma di controllare Botrytis cinerea sull'uva colonizzando escludendo l’agente patogeno dal suo sito di infezione. Ha infine un'ottima interazione con la pianta, colonizza bene le radici e può produrre anche fitormoni che ne promuovono la crescita.

Ampelomyces quisqualis
Ascomicete e micoparassita di diverse specie di Erysiphales, è l'agente di biocontrollo più studiato. La prima formulazione del ceppo CNCM-1572 è stata commercializzata come AQ10 dagli anni '90. È molto polifago quindi si può utilizzare su tantissime specie e oidi: attacca più di 65 specie diverse di oidio su almeno 256 specie di piante. Attenzione però perché controlla solo infezioni di oidio in atto (applicazioni precoci) perché per sopravvivere deve colonizzare l'ospite. Agisce attaccando il micelio, le ife e i rami conidiofori, dopo aver formato l'appressorio penetra nell'ospite meccanicamente o enzimaticamente. In seguito alla degenerazione del citoplasma cellulare, la distruzione delle colonie avviene in 5-7 giorni e vengono parassitizzate anche le forme svernanti (chasmoteci).

Il ceppo AQ10 commerciale è attivo contro oidio su cucurbitacee, solanacee, fragola, rosa, uva da tavola e da vino. Va utilizzato in strategia con altri prodotti per almeno due applicazioni consecutive distanziate dai 7 ai 10 giorni. Soffre le alte temperature e la disidratazione prima della penetrazione del patogeno, perciò, va applicato nelle prime ore del mattino o in serata. È inoltre attivo anche a basse temperature, non dà problemi di fitotossicità, è selettivo verso gli ausiliari, non sviluppa ceppi di oidio resistenti, non interferisce nei processi di fermentazione del vino, non è tossico per l'ambiente e l'uomo e aiuta a ridurre il residuo di composti di sintesi alla raccolta.


Conclusioni

In Europa tra i prodotti autorizzati o in fase di autorizzazione c'è grande presenza di Trichoderma. In futuro ci sarà sempre più tendenza ad utilizzare ceppi nuovi della stessa specie perché se si parte da una specie nuova bisogna partire da zero e verificare tutti gli effetti, nei casi di microrganismi usati da tanti anni è invece sicuramente più semplice. I prodotti a base di Trichoderma sono quasi tutti autorizzati per le malattie del suolo ma sono dei prodotti ad ampio spettro e hanno comunque molte potenzialità che non sono state ancora valorizzate.

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(Clicca sull'immagine per ingrandirla)

Quali sono i vantaggi dell'utilizzare oomiceti, funghi e lieviti per il biocontrollo? 
  • Non lasciano residui;
  • non interferiscono con la fermentazione;
  • possono essere applicati in prossimità alla raccolta;
  • aiutano a ridurre la presenza di residui;
  • possono essere inseriti nelle strategie anti resistenza;
  • sono un valido strumento nell'agricoltura biologica e integrata;
  • non sono tossici per l'ambiente, l'uomo e gli animali;
  • non danno problemi di fitotossicità.
Tra gli svantaggi bisogna dire che questi microrganismi sono molto delicati, infatti uno dei fattori principali che può ridurre l'efficacia del prodotto è la non corretta conservazione che spesso avviene a temperature troppo alte o in presenza di umidità durante il trasporto o la conservazione nelle rivendite.

L'uso di microrganismi per il biocontrollo è anche limitato: non sono miscibili con altri fungicidi, non si possono conservare in sospensione per lungo tempo, la botte dell'atomizzatore va risciacquata con cura prima dell'uso, il prodotto ha una scadenza.


I nomi dei formulati commerciali riportati in questo articolo, così come le relative informazioni, sono quelli emersi nel corso delle lezioni del master, senza pretesa di esaustività. Per la panoramica completa dei fitofarmaci registrati dal Ministero della Salute si rimanda al sito delle aziende e alla banca dati Fitogest appartenente al network di Image Line (a cui appartiene anche AgroNotizie).


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