Peronospora, in aiuto le molecole organiche volatili prodotte da microrganismi

Sofia Casarin è tra i vincitori dell'AgroInnovation Award 2018 con la tesi "Controllo biologico di Vitis vinifera mediante molecole organiche volatili batteriche (Mvocs): effetto del 2, 3-butandiolo sulla cultivar Merlot affetta da Plasmopara viticola"

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La vincitrice della categoria 'difesa delle colture in pre e post raccolta', tesi magistrali

La peronospora è una malattia della vite causata dal patogeno Plasmopara viticola, il quale provoca ingenti perdite nelle produzioni vitivinicole di tutto il mondo. Ad oggi i mezzi impiegati per limitare le perdite sono fitofarmaci sia di sintesi, usati nella viticoltura convenzionale, sia di origine minerale, come il solfato di rame, applicato in modalità preventiva nell'agricoltura biologica.

Tuttavia la sempre più repentina presenza dei cambiamenti climatici sta comportando un uso ogni giorno più consistente dei prodotti fitosanitari. D'altro canto la ricerca scientifica negli ultimi anni si sta focalizzando sull'uso di molecole di origine naturale che svolgono un'azione elicitoria, ovvero che aumentano le difese endogene delle piante. L'uso di questi elicitori, accoppiati alle consuete pratiche agricole, permette la riduzione dell'uso dei prodotti fitosanitari, in quanto essi stimolano le difese naturali delle piante. Una classe di molecole elicitorie che negli ultimi anni sta attirando l'attenzione della comunità scientifica è quella dei composti organici volatili prodotti da microorganismi (Microbial volatile organic Compounds, Mvoc) presenti nel suolo.
 
Pianta
(fonte: © Sofia Casarin)

Tra le diverse funzioni ecologiche che svolgono i microorganismi recentemente è stata dimostrata la capacità di "comunicare" alle piante i cambiamenti che avvengono nell'ambiente circostante. E' stato scoperto che batteri e funghi presenti nella rizosfera, zona del suolo adiacente alle radici, rilasciano alcune molecole talmente piccole che sono in grado di spostarsi attraversare le fessure d'aria del suolo e raggiungere le radici vegetali. Il ruolo di queste piccole molecole volatili è quello di trasmettere alle piante veri e propri messaggi chimici, che esse ricevono, rielaborano, e in risposta attivano una o più vie metaboliche, tra cui quella del metabolismo di difesa, rendendo la pianta meno suscettibile all'attacco dei patogeni. In questo contesto si inserisce l'attività di ricerca, oggetto di una tesi di laurea condotta presso l'Università di Torino in collaborazione con il Centro di ricerca per la viticoltura e l'enologia di Conegliano (Crea).

La sperimentazione si è svolta durante l'estate del 2017 in un vigneto di cultivar Merlot nella provincia di Treviso, a cui sono state applicate tre diverse concentrazioni di una soluzione costituita da acqua e da uno specifico Mvoc e una soluzione di sola acqua, che è stata applicata nelle piante con funzione di testimone non trattato. Le tre diverse concentrazioni sono state scelte sulla base di studi condotti in laboratorio su piante modello, pubblicati nella letteratura scientifica, al fine di valutare le dosi più efficaci. La molecola scelta è stata applicata in vigneto per 9 giorni consecutivamente, e poi le foglie oggetto del trattamento sono state raccolte per le successive analisi. La valutazione dell'efficacia di tale molecola è stata valutata sia in campo che in laboratorio per tutto il tempo della sperimentazione, fino a 20 giorni dopo la fine del trattamento.

In laboratorio, grazie all'utilizzo di uno spettrofotometro e di macchinari estremamente sensibili che rilevano le variazioni nella quantità di polifenoli in matrici vegetali, come la cromatografia liquida ad elevata prestazione accoppiata ad uno spettrometro di massa, è stato osservato, nelle piante trattate con il Mvoc, un accumulo maggiore di polifenoli e in particolare della quercetina, composto di difesa che la pianta di vite accumula vicino agli stomi per limitare l'accesso della peronospora. La risposta indotta dall'elicitore si è dimostrata attiva fino a due settimane dalla fine del trattamento.
 
Grafico con distribuzione piante
Rappresentazione della distribuzione delle piante trattate con il Mvoc in campo. Gli indicatori rossi indicano le piante trattate con soluzione 5 mM di Mvoc, quelli gialli con concentrazione 2 mM, quelli blu con concentrazione 1 mM e quelli neri indicano le piante non trattate utilizzate come testimoni.
(fonte: © Sofia Casarin)

 
Inoltre, grazie ai rilievi visivi effettuati in campo al fine di quantificare l'incidenza e la diffusione del patogeno sulla superficie fogliare è stata evidenziata una significativa riduzione dell'incidenza del patogeno nelle piante trattate con le soluzioni in cui il Mvoc era presente a concentrazioni più basse rispetto alle piante testimone e quelle trattate con le soluzioni in cui il Mvoc era presente a una concentrazione più alta.

Dai risultati ottenuti, l'impiego dei Mvoc sembra una promettente soluzione a basso impatto ambientale nella lotta contro la peronospora. Inoltre, la produzione dei Mvoc potrebbe essere sostenibile sia a livello ambientale che economico, poiché tali composti sono prodotti da un gran numero di microrganismi. La coltura di tali microorganismi in bioreattori permetterebbe di ottenere il composto a costi di produzione limitati e quindi di promuoverne l'utilizzo in campo.

Per eventuali contatti: sofiacasarin@gmail.com

AgroInnovation Award è il premio di laurea istituito da Image Line in collaborazione con l'Accademia dei Georgofili al fine di promuovere la diffusione di approcci innovativi, strumenti digitali e l'utilizzo di internet in agricoltura.

AgroInnovation Award

Leggi le tesi vincitrici della seconda edizione.

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