ROSSI ISAGRO 2019 - agronotizie.imagelinenetwork.com · 0 5 10 15 20 25 30 35 40 y) 60 70 80 90 100...

Agenti di biocontrollo: strategie applicative

Bologna, 22 novembre 2019

[email protected]

Vittorio Rossi

Patogeno BCA

AmbientePianta

Pianta

Patogeno

Microorganismi(BCA)

Botanicals

tossicità diretta

parassitismoantagonismocompetizione

Sostanze naturali

vegetali

microbiche

animali

resistenza indotta

funghi

batteri

TrichodermaAmpelomyces

AureobasidiumPythium

Bacillus

terpenioli essenziali

proteine, aaoligosaccaridi

chitosano

rame, zolfobicarbonati

Prodotti fitosanitari ‘alternativi’

resistenza indotta

cerevisane

minerali

Conidi: di colore verdastro, organi di propagazione prodotti in abbondanza

Clamidospore: organi di conservazione, capaci di sopravvivere a lungo

Ife: filamentose, fortemente ramificate, a rapida crescitaFialidi: sono strutture a forma di fiasco on cui si formano i conidi

P. Tang

M. J

edry

czka

http

s://e

n.w

ikip

edia

.org

/wik

i/

T.Q. Qin

Trichoderma: principali caratteri

Keswani et al., 2013; Applied Microbiology and Biotechnology 98: 533-544.

Trichoderma: metaboliti secondari

Trichoderma: un genere molto complesso

Druzhinina et al., Mycoscience 2006, 47:55-64

… e molto studiato

Interazioni pianta – patogeno - BCA

Interazioni pianta – patogeno - BCA

andx

MoACiclo vitale e infettivo

Stadio bersaglio

Patogeno BCA

AmbientePianta

Sfera di competenza del patogenoSfera di colonizzazione

Attività del patogeno Fitness del BCA

Interazioni pianta – patogeno – BCA

Ciclo vitale e infettivoStadio bersaglio

Patogeno BCA

AmbientePianta


MoA



Micoparassitismo

Induzione di resistenza

Competizione per spazio e

nutrienti

Antibiosi

Endofitismo

Induzione della crescita

Resistenza a stress abiotici

Meccanismi d’azione (MoA): Trichoderma


Antibiosi


Hub

bard

et a

l., 1

993;

Phy

topa

thol

ogy

73:6

55-6

59

Druzhinina et al., 2011; Nature Reviews Microbiology 9:749-759

Gupta et al., 2014; Biotechnology and Biology of Trichoderma; Elsevier Ed.

Micoparassitismo


ü vita saprofobaü adattamento a varie fonti nutrizionali ü elevata fitnessü breve ciclo vitale ü elevati tassi di crescitaü abbondante sporulazione

Benítez et al., 2004; International Microbiology, 7: 249-260

Competizione


Dru

zhin

ina

et a

l., 2

011;

Nat

ure

Rev

iew

sM

icro

biol

ogy

9:74

9-75

9

Mar

tinez

-Med

ina

et a

l., 2

013;

Fro

ntie

rsin

Pla

ntS

cien

ce4(

206)

:206

Perazzolli et al., 2012; BMC Genomics, 13:660

Induzione di resistenza


Patogeno BCA

AmbientePianta


MoA



Forme svernanti

Inoculo primario

Inoculazione

Colonizzazioneepifitica

Colonizzazioneendofitica /infezione

Sporulazioneinoculo secondario

Il patogeno target

Forme svernanti

Inoculo primario

Inoculazione




Il patogeno target

Quale fase del ciclo del patogeno vogliamo controllare?

Forme svernanti

Inoculo primario

Inoculazione




Parassitismo

Competizione

CompetizioneAntagonismoParassitismo Induzione R

Competizione

Induzione R

Il patogeno target

Quale fase del ciclo del patogeno vogliamo controllare?

Mummie

Inoculazione

Produzione e dispersione

conidi

Penetrazione e invasione

Muffa grigia sui grappoli

Infezioni latenti delle bacche

Colonizzazione residui fiorali

Conidi

Ascospore

Sclerozi

Apoteci

Dispersione

Muffa grigiaBotrytis cinerea

0: Infezione conidica dei grappolini erbacei

I: Infezione conidica di stili e ovuli

IIa: Infezione conidica di stami e petali

IIb: Infezioni latenti

III: Colonizzazione dei residui fiorali

IV: Accumulo di conidi nei grappoli in via di sviluppo

V: Infezione conidica durante la maturazione

VI: Berry-to-berry infection

Fioritura

Pre-invaiatura

Post-invaiatura

Pre-fioritura

Infection pathways di B. cinerea

I

II

III

BBCH 53 57 65 71 77 81 89

IV 1

2 3

A B C D

5 5 55

4

I + IIIII + IV

V + VI

0

AB

C D D

Infection pathways e difesa

Riduzione della colonizzazione dei residui e prevenzione delle infezioni latenti

Riduzione della colonizzazione dei residui e della sporulazione

Prevenire le infezioni delle bacche

Ridurre la sporulazione e prevenire le infezioni delle bacche


Patogeno BCA

AmbientePianta


MoA



Fillosfera

Rizosfera

CaulisferaResidui vegetali

Le sfere d’interazione

ü Organi della piantaü Ambiente chimico ü Ambiente fisicoü Microbiomaü Effetti antropici

Colonizzazione della rizosfera

ü Antagonismo verso soil inhabitantü Parassitismo di soil transient

ü Induzione di resistenza

ü Effetto nutrizionale e biostimolante

Riduzione del potenziale d’inoculo soil-borne

Aumento della resistenza ai patogeni

Aumento della crescita e della resistenza a stress abiotici


Colonizzazione della caulisfera

ü Occupazione di nicchie (es tagli di potatura)

Prevenzione dell’invasione da parte dei patogeni del legno


Colonizzazione della fillosfera e carposfera

ü Occupazione di nicchie (es. microferite)ü Antagonismo verso microflora epifitaü Parassitismo di microflora epifita

ü Induzione di resistenza

ü Effetto biostimolante

Riduzione del potenziale d’inoculo epifita

Aumento della resistenza ai patogeni

Aumento della resistenza a stress abiotici


Colonizzazione dei residui vegetali

ü Occupazione di nicchie per patogeni saprofobiü Parassitismo di forme di conservazioneü Riduzione della sporulazione

Riduzione del potenziale d’inoculo air- e spash-borne


MoACiclo vitale e infettivoStadio bersaglio

Patogeno BCA

AmbientePianta

Sfera d’infezione Sfera di colonizzazione

InfezioneFitness del BCA


0 5 10 15 20 25 30 35 40

Trichoderma

Rhodotorula

Papiliotrema

Candida

Aureobasidium

60-100 (100)% RH

94-100 (100)% RH

Bacillus

Clonostachys

Temperatura

Alternaria

90-100 (100)% RH

95-100 (100)% RH

Botrytis cinerea 54-100 (100)% RH

Ambiente e BCA

Fedele et al. 2019, Submitted

0,00E+00

2,00E+08

4,00E+08

6,00E+08

8,00E+08

1,00E+09

1,20E+09

1,40E+09

0 1 3 6 10 13

Uni

tà fo

rman

ti co

loni

e

Giorni dopo il trattamento

15 20 25 30 35

0,00E+00

2,00E+08

4,00E+08

6,00E+08

8,00E+08

1,00E+09

1,20E+09

1,40E+09

1,60E+09

0 1 3 6 10 13

Uni

tà fo

rman

ti co

loni

e

Giorni dopo il trattamento

60 80 90 95 100

Umidità relativa (%)

Temperatura (°C) Dinamica delle UF di Trichodermain rapporto alla temperatura e umidità relativa successiva al

trattamento

Ambiente e BCA

Nicchie ambientali:ü definite come le condizioni ambientali necessarie per la presenza di una

specie e il mantenimento della sua popolazione (Chesson et al., 2001).ü ampiamente usate in ecologia, non in fitopatologia.

Le nicchie ambientali possono essere definite per qualsiasi patogeno e BCA, considerando gli intervalli di temperatura e umidità in cui la crescita è:- nulla (no growth); score 0, - minimale (<=20% del massimo); score 1, - marginale (>20-50%); score 2, - considerevole (>50-80%); score 3, - massimale (>80%); score 4.

Nicchie ambientali

Temperature (°C)405 10 15 20 25 30 350

12

34

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

500

Temperature (°C)405 10 15 20 25 30 350

1 2 3 4

4

32

1

0R

elat

ive

hum

idity

(%)

60

70

80

90

100

50

4

3

210

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

50Trichoderma

Candida

405 10 15 20 25 30 350Temperature (°C)

B. cinerea

0

Nicchie ambientali

Temperature (°C)405 10 15 20 25 30 350

1 2 3 4

4

32

1

0R

elat

ive

hum

idity

(%)

60

70

80

90

100

50

4

3

210

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

50Trichoderma

Candida

405 10 15 20 25 30 350Temperature (°C)

B. cinerea

405 10 15 20 25 30 350R

elat

ive

hum

idity

(%)

60

70

80

90

100

50B

Temperature (°C)

405 10 15 20 25 30 350

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

50A

Temperature (°C)

1.0

0.8

0.5

0.00.2

1.0

0.8

0.5

0.00.2

405 10 15 20 25 30 350R

elat

ive

hum

idity

(%)

60

70

80

90

100

50B

Temperature (°C)

405 10 15 20 25 30 350

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

50A

Temperature (°C)

1.0

0.8

0.5

0.00.2

1.0

0.8

0.5

0.00.2

405 10 15 20 25 30 350

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

50B

Temperature (°C)

405 10 15 20 25 30 350

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

50A

Temperature (°C)

1.0

0.8

0.5

0.00.2

1.0

0.8

0.5

0.00.2

0

Nicchie ambientali

Temperature (°C)405 10 15 20 25 30 350

1 2 3 4

4

32

1

0R

elat

ive

hum

idity

(%)

60

70

80

90

100

50405 10 15 20 25 30 350

Temperature (°C)

4

3

210

Rel

ativ

e hu

mid

ity(%

)

60

70

80

90

100

50Trichoderma

Candida

405 10 15 20 25 30 350Temperature (°C)

B. cinerea

0

Nicchie ambientali

MoACiclo vitale e infettivoStadio bersaglio

Patogeno BCA

AmbientePianta

Sfera d’infezione Sfera di colonizzazione

InfezioneFitness del BCA



ü Condizioni ambientali e infezione;ü MoA dei BCA; ü timing dell’applicazione dei BCA (preventiva vs

curativa); ü Condizioni ambientali e BCA.



BBR control & BCAs: a simulation model

… in diverse condizioniclimatiche …

ü Condizioni ambientali e infezione;ü MoA dei BCA; ü timing dell’applicazione dei BCA (preventiva vs

curativa); ü Condizioni ambientali e BCA.


Le esigenze ambientali del BCA giocano un ruolo prevalente sull’efficacia di controllo, e contano per > 90% della variabilità delle simulazioni.

Strains with diverse growth conditions or survival capabilities

BBR control & BCAs: a simulation model

Prodotti di grande interesse sia in biologico che in produzione integrata✔ Strategie anti-resistenza✔ Tempi di carenza✔ Profilo tossicologico

In conclusione … o … per iniziare


Servono maggiori conoscenze✔ Meccanismi d’azione✔ Efficacia e persistenza d’azione✔ Condizioni d’impiego✔ Inserimento nelle strategie di difesa



Servono maggiori conoscenze✔ Meccanismi d’azione✔ Efficacia e persistenza d’azione✔ Condizioni d’impiego✔ Inserimento nelle strategie di difesa

Serve ttrasferimento efficace✔ Prodotto giusto, al momento giusto, in rapporto al target, alla strategia

di difesa e alle condizioni ambientali


Grazie per l’attenzione

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