Effetti dei cambiamenti climatici sulle malattie delle piante coltivate

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1 Effetti dei cambiamenti climatici sulle malattie delle piante coltivate I cambiamenti climatici consistono fondamentalmente in variazioni nella composizione atmosferica e, come conseguenza, in modificazioni nei valori della temperatura e nel regime delle precipitazioni in termini di intensità e frequenza.

2 Melanismo industriale A il mimetismo della Biston betularia (farfalla notturna) su tronco di betulla in una zona non inquinata (A) e inquinata (B) B

3 Triangolo della malattia Entità della malattia Intervenendo su uno qualsiasi dei tre lati si può ottenere una riduzione della malattia

4 I cambiamenti climatici possono incidere (positivamente o negativamente) sia sulle diverse fasi del ciclo di sviluppo di ospiti e patogeni, sia sulla loro interazione, in quanto possono creare un ambiente più o meno favorevole ai due organismi

5 Come si studia l impatto dei cambiamenti climatici Il potenziale impatto dei cambiamenti climatici è simulato e studiato in prove sperimentali condotte in ambiente protetto (fitotroni, camere di crescita, tunnel) o in condizioni di campo Tuttavia questi esperimenti, seppur necessari, riguardano parametri singoli, es. temperature o CO 2, e quindi non simulano i probabili cambiamenti di scenari futuri dove diversi paramentri potrebbero cambiare simultaneamente. Attualmente, lo strumento più adatto (ed economico) per comprendere in quale modo i patosistemi possano reagire ai cambiamenti climatici è l impiego di modelli di simulazione (climatico, produttivo ed epidemiologico)

6 Es: CO 2 -I modelli prevedono un incremento delle rese dovuto all aumento di CO 2 (incremento della fotosintesi, miglioramento dell efficienza nell uso dell acqua). -l aumento di CO 2 causa un incremento o una diminuzione della resistenza ai patogeni a seconda del sistema ospite-patogeno. Ad esempio, il maggiore rigoglio vegetativo permette l instaurarsi di microclimi che possono favorire l insediamento di specifici patogeni, oppure possono offrire un arricchito substrato di alimentazione a molte specie di insetti e patogeni fogliari.

7 Effetti della CO 2 sui vettori dei patogeni

8 Es: temperatura - Effetto positivo: l aumento della temperatura media del pianeta permetterà di estendere alcuni areali di coltivazione verso latitudini maggiori grazie a temperature più miti. - Effetto negativo: - i) l intensificarsi di fenomeni atmosferici estremi (inondazioni e uragani nelle aree temperate o, all opposto, ondate di siccità ad esempio nel bacino del Mediterraneo) - ii) la maggior frequenza dei cicli riproduttivi di alcuni parassiti potranno avere gravi conseguenze sulla produzione agricola.

9 Nel complesso saranno tre i fenomeni principali che potrebbero interessare i diversi sistemi ospite/patogeno: -una variata efficacia delle strategie di difesa (geni di resistenza/difesa, mezzi chimici e mezzi di lotta biologica) -una variazione della distribuzione geografica dei patogeni. -una modificazione nelle perdite di produzione legate a malattie

10 Caso di studio: effetti dei cambiamenti climatici sulla Fusariosi (fusarium head blight, FHB) e la filiera del frumento - Sulla base di modelli Fernandes et al. (2004) hanno previsto che l indice di rischio della Fusariosi in specifiche aree del Brasile, Uruguai e Argentina è di molto superiore in condizioni di cambiamenti climatici rispetto agli ultimi 30 anni. La causa di ciò risiede nell aumento del numero di giorni di pioggia coincidenti con delle fasi critiche di crescita nel periodo settembre novembre. Riduzione della produzione Incremento delle micotossine nella filiera

11 Alcuni cambiamenti climatici già influenzano la fusariosi. Es: Fusarium culmorum and Microdochium nivale sono le specie principalmente responsabili della fusariosi in ambienti freddi dell Europa ma nell ultima decade F. graminearum è diventata la specie dominante anche in Paesi del nord europa quali, Olanda (Waalwijk et al., 2003), Inghilterra e Scozia (Jennings et al., 2004) e nella parte nord della Germania (Miedaner et al., 2008), in quanto il suo maggiore optimum di temperatura favorisce la sua dominanza sulle altre specie del complesso. Poichè M. nivale non produce tossine e il F. culmorum generalmente produce meno tossine del F. graminearum, la concentrazione di micotossine potrebbe conseguentemente aumentare.

12 Biotecnologie verdi e cambiamenti climatici Le biotecnologie possono contribuire mediante: 1. Riduzione nella emissione di gas serra 2. Adattamento delle colture 3. Protezione delle colture e aumento della resa

13 1. Riduzione nella emissione di gas serra Contributo delle biotecnologie: i) Riduzione nel consumo di carburante Mediante riduzione dei trattamenti delle colture (es. aratura, trattamenti con erbicidi, antiparassitari) in quanto con piante GM è possibile la semina su sodo o no till, oppure resistenti agli erbicidi (es. Roundup ready) o agli insetti (es. Bt)

14 ii) Sequestro del carbonio La capacità di conservare il carbonio nel terreno potrebbe risultare una strategia efficace per mitigare l aumento di CO 2 atmosferica. Le piante GM riducono la necessità di aratura ( no till ). Nel tempo ciò determina un miglioramento della qualità del suolo e un arricchimento in carbonio perchè più residui vegetali restano nel terreno. Inoltre, in assenza di aratura, un minor quantitativo di carbonio del suolo si ossiderà per l esposizione all aria e quindi meno CO 2 verrà rilasciata nell atmosfera.

15 iii) Riduzione di fertilizzanti Sono state sviluppate piante che utilizzano l azoto più efficientemente (Nitrogen Use Efficiency (NUE) technology). La riduzione di fertilizzanti azotati ha un impatto molto più elevato della riduzione di CO 2 nel limitare il riscaldamento globale - (il Global Warming Potential (GWP) dell ossido di diazoto (N 2 O) è circa 300 volte più elevato della CO 2 )

16 2. Adattamento delle colture Il 70% dell acqua utilizzata viene usata in agricoltura. La limitazione della disponibilità dell acqua rappresenta il più importante fattore limitante nella produzione delle colture nei prossimi 50 anni. Questo problema è ancora più grave se si considera il previsto aumento della popolazione mondiale entro il Le biotecnologie possono contribuire: i) Riducendo la perdita di acqua Es. La semina su sodo riduce la perdita di acqua perchè il terreno non viene dissodato e previene l erosione del suolo ii) Migliorando la resistenza alla siccità delle piante Es. Sono state sviluppate piante GM di mais più resistenti alla siccità

17 3. Protezione delle colture e aumento della resa Con l aumento della temperatura e la desertificazione la terra coltivabile potrebbe diminuire. Nel 2025 è previsto un aumento di 2,5 miliardi di persone, ovvero un aumento del 35% nella richiesta di cibo. Necessità di aumentare la resa per unità di superficie. Il contributo delle biotecnologie: Es: Piante GM resistenti (maisbt, soia Bt, cotone Bt, colza Bt). -Una recente indagine condotta nelle principale aree spagnole per la coltivazione del mais (Aragona, Catalonia e Castilla-La Mancha) ha dimostrato che il mais Bt ha avuto delle rese più elevata (+10% ) del mais tradizionale per le 3 stagioni analizzate (from 2002 to 2004).

18 Nel 2007 la produzione di soia, mais, cotone e colza per le aree coltivate con piante GM è stata più alta del +29.8%, +7.6%, +19.8% and +8.5% rispetto a quella che si sarebbe ottenuta con varietà non GM. Ciò vuol dire che per mantenere questo livello di produzione con le piante non GM sarebbe stato necessario coltivare 5.9 milioni di ha di soia, 3 milioni di ha di mais, 2.5 milioni di ha di cotone e 0.3 milioni ha di colza in più, che equivale a circa il 6% di terra coltivabile negli USA o il 23% in Brasile.

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20 ai = pesticide active ingredient

21 L impiego di queste piante GM ha anche ridotto significativamente l emissione dei gas serra dalle zone di coltivazione, e nel 2008, è stato equivalente alla rimozione dalla strada di 6,9 milioni di automobili.