RIRAB 2014 - (cnr)

LA SOSTENIBILITÀ NELLA PROTEZIONE BIOLOGICA: RISULTATI E
PROSPETTIVE DEL PROGETTO “BIOMED”
A.Ciancio1, A. Infantino2, L. Ortolani3, E. Riggi4, T. Turchetti1
1
CNR, Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante, 2 CRA PAV, Roma, 3 AIAB Roma, 4 CNR ISAFOM, Catania
e-mail: [email protected]
Il Progetto BIOMED, finanziato dal MIPAF (D.M 25253/7742/09), ha riguardato problematiche inerenti la protezione delle piante in agricoltura biologica,
mirando allo sviluppo di tecnologie innovative a base microbiologica per la gestione di parassiti e patogeni tellurici (funghi e nematodi), su colture ortive
mediterranee o su specie arboree in ambienti forestali.
Partners:
CNR IPSP Istituto per la Protezione
Sostenibile delle Piante, UOS Bari e
Firenze;
CRA-PAV Centro di Ricerca per la
Patologia Vegetale, Roma;
AIAB Roma;
CNR ISAFOM Istituto per i Sistemi Agricoli
e Forestali del Mediterraneo, Catania
Obiettivi:
Caratterizzazione e formulazione di
microrganismi utili della rizosfera, per
l’uso contro nematodi fitoparassiti
(Heterodera, Meloidogyne, Globodera
spp.) e funghi (Pyrenochaeta
lycopersici, agente della radice
suberosa su ortive, Phytophthora e
Armillaria spp.)
Sono stati studiati diversi antagonisti biologici, incluso funghi
nematofagi come Pochonia chlamydosporia e Trichoderma spp.
nei confronti di Pyrenochaeta lycopersici. Si è osservata
variabilità tra isolati e specie di Trichoderma, per il grado
d’inibizione in coltura duale, che varia da –7.6 per T. pleurotum
ER 1586 ad un massimo di 17.8 per T. gamsii ER 1747, e
produzione di inibitori idrosolubili, con un massimo di 44.0 per T.
gamsii ER 1748 (Tabella 1)
Le prospettive di maggior interesse contro I nematodi hanno
riguardato funghi endofiti e antagonisti. Le attività hanno
interessato lo sviluppo, per P. chlamydosporia, di modelli
descrittivi delle relazioni ospite-antagonista.
Linee di ricerca
1a) Raccolta e isolamento di antagonisti
naturali; divulgazione
1.b) Collezione e caratterizzazione
biologica e molecolare degli antagonisti
1.c) Identificazione e valutazione di
antagonisti biologici;
1.d) Sviluppo di modelli non lineari
2a) Formulazione di substrati con
organismi del terreno o componenti
microbiche diverse
2b) Prove sperimentali in serra per la
valutazione dei formulati
2c) Prove sperimentali in pieno campo per
la valutazione dei formulati contro nematodi
e funghi del terreno; divulgazione.
RISULTATI
Isolamento di funghi antagonisti di nematodi,
di Pasteuria spp. e di funghi antagonisti di
Pyrenochaeta lycopersici, P. cinnamomi e
Armillaria spp.
Reperimento di popolazioni di nematodi utili
contro funghi e nematodi fitoparassiti
Collezione di microrganismi e loro
conservazione
Caratterizzazione biologica degli antagonisti
(accrescimento, patogenicità, specificità)
Caratterizzazione molecolare di antagonisti e
produzione di sequenze
Identificazione di antagonisti biologici di
maggior efficacia, in vitro
Selezione e produzione di antagonisti
biologici
Dati sulla stabilità di formulati e substrati
Modelli descrittivi delle relazioni nematodifunghi antagonisti
Produzione di formulati per utilizzo in campo
Dati da prove in campo per la valutazione dei
formulati contro nematodi e funghi del terreno
Dati derivanti dall'applicazione dei modelli alle
relazioni dosi/risposta per antagonisti di
nematodi
Formulati per la lotta biologica contro
nematodi fitoparassiti, P. lycopersici, P.
cinnamomi e Armillaria spp.
Il sito AIAB (http://www.aiab.it) ospita la pagina
web del Progetto, con ulteriori informazioni su
obiettivi e attività di ciascun partner.
Altre informazioni su :
http://www.ipp.cnr.it/index.php/it/progetti/137biomed.html
Fig. 2 Effetto dell’incremento del tasso di crescita saprotrofica (σ) di P.
chlamydosporia su prevalenza (in grigio) e densità delle uova (in nero) del
nematode Meloidogyne incognita, simulati per sei mesi. I dati mostrano la
progressiva estinzione dell’ospite (a-c) con valori di σ crescenti.
Per P. chlamydosporia endofita su pomodoro e peperone
sono stati prodotti dati di trascrittomica con tecniche NGS e di
espressione genica.
9
8
7
6
Pol 15g
5
Pol 150g
4
Suolo gluc
3
Carote
2
1
0
5gg 10gg 15gg 5gg 10gg 15gg 5gg 10gg 15gg
P. cambivora
Gavinana
P cambivora
Villore
P. Tirli
Sviluppo
degli
isolati
fungini
Fig. 4 Valori medi (3 repliche) dei raggi delle colonie di tre isolati di Phytophthora
esposti a due diverse concentrazioni di pollina.
CRA-PAV N.
Specie
Dual
Culture
Produzione
di inibitori
idrosolubili
Produzione
di inibitori
volatili
ER 1745
T. harzianum
4,6
12,3
7,9
ER 1746
T. harzianum
5,7
7,2
2,1
ER 1744
T. brevicompactum
7,9
42,4
7,8
ER 1749
T. harzianum
3,5
10,0
2,6
ER 1743
T. harzianum
9,3
0,0
ER 1750
T. tomentosum
9,4
4,4
1,3
ER 1747
T. gamsii
17,8
29,9
11,7
ER 1748
T. gamsii
7,2
44,0
15,6
ER 1751
T. harzianum
11,5
26,3
ER 1752
T. harzianum
10,5
0,3
7,1
ER 1753
T. harzianum
15,3
0,9
15,6
ER 1754
T. harzianum
13,5
15,7
5,8
ER 1755
T. viridescens
15,3
28,2
11,0
ER 1756
T. gamsii
11,0
27,6
15,6
ER 1586
T. pleurotum
-7,6
1,4
3,2
ER 1587
T. pleurotum
4,2
1,4
ER 1588
T. pleurotum
7,6
18,9
3,2
ER 1589
T. pleurotum
5,1
17,8
- 4,7
ER 1742
P. chlamidosporia
-3,4
16,2
- 3,2
ER 1591
T. harzianum
11,0
11,6
N.D.
6,3
Tabella 1 Attività antagonistica in vitro
degli isolati di Trichoderma spp. contro
P. lycopersici, valutata mediante indice
PIRG (Percent Inhibition of Radial
Growth) in coltura duale, mediante
produzione di metaboliti nel mezzo di
coltura o produzione di sostanze volatili.
6,5
2,6
Fig. 1 Colture duali di Trichoderma
sp. e P. lycopersici
Altri antagonisti studiati sono stati i nematodi
predatori Diploasteridae e diversi batteri, isolati da
terreno agrario. L’uso di nematodi predatori
(Koerneria sp., Fig.3) contro altri nematodi o funghi si
è rivelato complesso, essendo la produzione esposta
agli effetti, su larve e adulti, di batteri patogeni.
Fig. 3 Koerneria sp.
Da uova e larve di nematodi sono stati isolati funghi (P. chlamydosporia ) e
batteri (Bacillus aryabhattai, B. cereus, B. megaterium, Bacillus sp.,
Chryseobacterium sp., Lysinibacillus sp., Pseudomonas brassicacearum, P.
fluorescens, P. putida e Pseudomonas sp.). Sono stati anche prodotti dati sulla
loro biologia e sulla metagenomica di terreno sottoposto a diversi trattamenti,
fra cui l’introduzione ex novo di M. incognita e l’uso di un nematocida di sintesi.
E’ stata descritta una nuova specie di Hirsutella, H. tunicata, da acari.
Valutazione dell’attività antagonistica della pollina
I filtrati di pollina commerciale hanno mostrato attività inibitrice nei confronti dei tre
isolati di Phytophthora saggiati (Fig. 4). Lo sviluppo delle colture in esame è stato
ridotto come risulta dal confronto con i testimoni accresciutisi sia sull’estratto di
suolo glucosato e agarizzato che su agar di carote arricchito con glucosio. L’azione
della pollina è ancora più evidente alla concentrazione di 150 g/kg di terreno,
sebbene si possa giudicarla efficace anche ai valori di concentrazione più bassi. In
particolare un isolato di P. cambivora da Villore (FI) ha manifestato maggiore
sensibilità ad entrambe le concentrazioni saggiate, sin dalle prime fasi della prova.
Alla caratterizzazione molecolare di P. chlamydosporia è seguita la produzione
di formulati di micelio e propaguli con l’uso di matrici organiche in campo.
Le aziende agricole individuate per le prove di campo sono
state monitorate da AIAB e ISAFOM per la verifica dell’impatto
dei patogeni tellurici sui sistemi orticoli biologici mediterranei e
dei fattori agronomici chiave nella loro gestione. In genere, le
aziende condotte in regime biologico oggetto d’indagine
hanno mostrato bassi livelli d’infestazione da patogeni.
Sono stati comunque testati (Fig.5) diversi prodotti
microbiologici e a base organica, in campo ad Ispica (RG) e
Torre Canne (BR), con divulgazione in loco dei risultati.
Le prove di gestione biologica in campo contro nematodi e
funghi hanno evidenziato un ruolo importante degli
ammendanti organici e di P. chlamydosporia come endofita e
promotore della crescita. Queste osservazioni sono state
validate dall’analisi dei dati di trascrittomica, che hanno
evidenziato il ruolo del fungo quale attivatore delle reazione di
difesa della pianta ospite, inducendo su pomodoro
l’espressione di diversi geni di resistenza.
Fig. 5 Prove contro nematodi galligeni con ammendanti e matrici organiche, in serra su
pomodoro ed in campo, in Sicilia, su melone.
Pubblicazioni
Colagiero M., Rosso L. & Ciancio A. 2011. Potenzialità applicative dei nematodi predatori nel controllo biologico di specie fitoparassite. X Congresso SIN, Portici, 28-30 ott. 2010.
Hajer R., Ciancio A., Horrigue R.N. & Rosso L. C. 2011. Detection and biocontrol potential of Verticillium leptobactrum parasitising Meloidogyne spp. World J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 27: 1615–1623.
Ciancio A. 2011. La lotta biologica contro nematodi e funghi del terreno. Agricoltura Biologica, 125: 39-41.
Colagiero M., Rosso L. C., Ciancio A., Murga-Gutierrez S.N. 2011. Observations on the biology of a predatory nematode belonging to Diplogasteridae. Redia 94: 133-135.
Infantino A., Di Giambattista G., De Felice S. 2011. Valutazione di isolati di Trichoderma spp. per il controllo della suberosi radicale del pomodoro. Atti I Congresso Nazionale della Rete Italiana per la Ricerca in Agricoltura
Biologica - RIRAB. 7-8 novembre 2011, Catania (Italia): p. 104.
Ciancio A., Colagiero M., Rosso L. 2011. Modeling trophic interactions in the rhizosphere of horticultural crops for application of fungi and other biological antagonists of nematodes. Atti I Congresso Nazionale della Rete
Italiana per la Ricerca in Agricoltura Biologica - RIRAB. 7-8 novembre 2011, Catania (Italia): p. 35.
Aragona M., Valente M.T., Infantino A. 2012. A novel endoglucanase produced by a fungal pathogen of tomato involved in cellulose degradation. Proceedings of the 3rd Symposium on Enzymes & Biocatalysis, April 2528, 2012, Xian, Cina.
Turchetti T. 2011. La lotta biologica e le problematiche fitosanitarie del castagno. Bioagricultura, 129.
Riggi E., Cementero M. 2012. Stabilità e resilienza. Bioagricultura, 132.
Ciancio A., Colagiero M., Rosso L.C., Murga Gutierrez S.N., Grasso G. 2012. Molecular analysis and morphology of Hirsutella tunicata sp. nov. (Ophiocordycipitaceae), a novel mite parasite from Peru. Mycoscience 54:
378-386.
Ciancio A., Miranda I. 2012. Density-independent nematode regulation mechanisms of soil fungi with saprotrophic-parasitic behaviours. Nematropica 42: 376.
Rosso L. C., Colagiero M., Salatino N., Ciancio A. 2012. Effect of nutritional conditions on gene expression of the nematode parasitic fungus Pochonia chlamydosporia. Nematropica 42: 401.
Ciancio A. 2012. Modelling approaches in nematode ecology studies. Nematropica 42: 380.
Rosso L. C., Colagiero M., Salatino N., Ciancio A. 2014. Effect of trophic conditions on gene expression of Pochonia chlamydosporia. Annals of Applied Biology, 164: 232–243.
RINGRAZIAMENTI Le attività di ricerca descritte sono state finanziate dal Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali, Progetti a Sportello, D.M 25253/7742/09

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