Frumento, la ruggine gialla si adatta al clima che cambia

Il frumento è una coltura che può essere colpita da diversi patogeni fungini che provocano delle malattie che vengono raggruppate sotto il termine di "ruggine", a causa delle macchie che provocano sulle foglie delle piante.

La ruggine del frumento non è certo una malattia nuova. Andando indietro nel tempo, si scopre che le ruggini dei cereali erano già considerate un problema al tempo dei Romani, venendo considerate come punizioni divine (lanciate dal dio Rubigo) al punto da spingere i contadini dell'epoca ad istituire specifiche celebrazioni religiose con sacrifici di animali (Rubigalia) per proteggere i raccolti da questa devastante malattia. E ancora oggi, in alcune zone del Paese, vige l'usanza di benedire i campi nel mese di aprile, periodo critico per la diffusione della ruggine.

Le ruggini del frumento: la ruggine gialla

Nonostante i progressi della scienza, sia sotto il profilo del miglioramento genetico che dell'individuazione di molecole fungicide, le ruggini rimangono un problema molto sentito dai cerealicoltori di tutto il mondo. In particolare la ruggine gialla ha dimostrato una interessante capacità di adattamento ai cambiamenti climatici.

Guardando al problema nel suo insieme, possiamo dire che le ruggini del frumento sono costituite da un complesso di specie fungine, ciascuna agente di una specifica malattia: la ruggine gialla (o striata) causata da Puccinia striiformis Westend. (sin. Puccinia glumarum), la ruggine bruna o puntiforme, causata da Puccinia recondita Roberge ex Desm. (sin. Puccinia triticina), e la ruggine nera o dello stelo, causata da Puccinia graminis Pers. f. tritici Erikss & E. Henning.

Sintomi causati dalla ruggine gialla su vari organi del grano

(Fonte foto: Wegulo e Byamukama, 2012; Ma et al., 2009; Schwartz, 2008; Burrows, 2011)

Negli ambienti di coltivazione italiani, la ruggine gialla ha storicamente destato minori preoccupazioni, in quanto la sua presenza, similmente a quanto osservato in altre parti del mondo, era limitata a zone più fresche e umide, come ad esempio zone collinari e in particolare su frumento tenero piuttosto che su frumento duro.

Ma i mutamenti climatici che si stanno verificando negli ultimi anni, in particolare minori temperature invernali, possono favorire l'insorgenza di epidemie di questa malattia, sia in Italia che in molte aree di coltivazione del cereale del mondo, in grado di determinare perdite produttive fino al 20% del raccolto. Ciò è dovuto allo sviluppo di nuove razze del patogeno (in Italia: PstS10, PstS13, PstS14 e recentemente anche PstS4), maggiormente adattate alle nuove condizioni climatiche.

La ruggine gialla, sintomi e ciclo biologico

La ruggine striata è facilmente identificabile dalla presenza di strutture vegetative del patogeno, gli uredosori, di colore giallo, che si dispongono con un decorso parallelo alle nervature fogliari, simulando quindi una striatura fogliare. In caso di forti attacchi, è possibile osservare la presenza di uredosori anche sulla spiga all'interno delle glume.

Il danno al grano è causato dalla minore efficienza fotosintetica delle foglie colpite, soprattutto quella a bandiera, con conseguente minore produzione di granella. Al termine del ciclo vegetativo del frumento, sulle stesse striature si sviluppano le strutture di conservazione del patogeno, i teleutosori, di colore nero, che garantiscono la sopravvivenza del patogeno all'anno successivo.

Il fungo può sopravvivere sotto forma di micelio dormiente (resistente fino a -5^°C) o come uredosori su piante spontanee nate da cariossidi cadute nel terreno durante la raccolta, nonché su colture seminate in autunno. Le basse temperature invernali uccidono le pustole, mentre il micelio all'interno dei tessuti vegetali viene devitalizzato quando la colonnina di mercurio scende al di sotto di -5^°C.

Sintomi di ruggine gialla su frumento

(Fonte foto: Università degli Studi di Firenze)

In primavera, l'infezione inizia quando le temperature sono di 10-15^°C e vi è un'umidità relativa del 100%. Sono queste condizioni ottimali per la germinazione, la penetrazione e la produzione di nuove spore. Queste vengono disperse dal vento, diffondendo la malattia, sia nello stesso campo ma anche a notevole distanza (anche migliaia di chilometri). Il clima fresco e umido in primavera, con rugiada o pioggia notturna, fornisce le condizioni ottimali per lo sviluppo della malattia.

Il ciclo completo, dall'infezione alla produzione di nuove spore, può durare anche solo dieci giorni in condizioni ideali e può ripetersi più volte in una stagione. Dalla letteratura è noto che temperature superiori a 20^°C rallentano lo sviluppo del fungo, tuttavia ultimamente (dal 2014 in Europa e dal 2016 in Italia) si è notata la presenza di varianti del fungo tolleranti alle alte temperature. In ogni caso, un periodo prolungato di tempo caldo e secco blocca l'epidemia.

La ruggine gialla si adatta al clima che cambia

Come si accennava in precedenza, la ruggine gialla presenta delle varianti genetiche (razze), che sono in grado di superare le resistenze di alcune varietà di frumento. Al fine di garantire la validità del lavoro di miglioramento genetico, è quindi necessario avere un quadro quanto più aggiornato della composizione delle razze prevalenti in un certo ambiente, regione o Nazione. A tal fine, è necessario inizialmente effettuare un monitoraggio e un campionamento di piante sintomatiche ed eseguire successivamente delle inoculazioni artificiali in serra su un set prestabilito di linee di frumento dotate di diversi geni di resistenza.

Esistono centri specializzati, quali il Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (Cimmyt) o il Global Rust Reference Center (Grrc), che analizzano i diversi ceppi prelevati in tutte le parti del mondo per la determinazione delle diverse razze presenti.

A sinistra: piante malate. A destra: uredosori, strutture di propagazione del fungo

(Fonte foto: Molecular Characterization of Novel Totivirus-Like Double-Stranded RNAs from Puccinia striiformis f. sp. tritici, the Causal Agent of Wheat Stripe Rust)

La variabilità genetica di popolazioni di ruggine gialla può essere imputata alla comparsa di mutazioni spontanee o a incroci mediante ricombinazione sessuale, oppure nuove razze possono arrivare nei nostri ambienti attraverso uredospore provenienti da altri continenti. Ciò potrebbe spiegare la presenza di razze del patogeno maggiormente adattate a più elevate temperature, quali quelle riscontrabili negli areali del Centro Sud della nostra penisola.

La difesa del grano dalla ruggine gialla

L'emersione di nuove razze di ruggine gialla, in grado di superare le difese genetiche delle piante e di adattarsi ai mutamenti del clima, rende necessario un continuo aggiornamento delle varietà al fine di individuare nuovi geni di resistenza.

Al miglioramento genetico vanno affiancate idonee tecniche colturali:

• Evitare concimazioni azotate elevate.
• Evitare l'utilizzo di varietà ad elevato accestimento.
• Evitare le semine troppo fitte.
• Eliminare le piante spontanee che possono fungere da inoculo o da rifugio per lo svernamento.
• Evitare l'impiego di varietà a maturazione precoce.
• Evitare l'utilizzo di multilinee o miscele varietali.

Al momento attuale, i trattamenti fitosanitari a base di triazoli e strobilurine, che si effettuano per il controllo della septoriosi, sembrano essere sufficienti per il controllo di questa malattia. Tuttavia, le nuove politiche comunitarie in materia di sostenibilità ambientale e la continua e inesorabile revoca di principi attivi associata alla riduzione del numero dei trattamenti consentiti nella stagione produttiva, rende necessario continuare nella ricerca di metodi di controllo efficaci ma meno impattanti sull'ambiente. In questo senso la ricerca di varietà resistenti risulta essere la migliore difesa.