Recenti acquisizioni sulla biologia ed epidemiologia della batteriosi dell actinidia

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1 Misura Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare, e in quello forestale. Produrre kiwi in Piemonte nonostante la batteriosi: linee tecniche e nuove strategie di difesa Recenti acquisizioni sulla biologia ed epidemiologia della batteriosi dell actinidia Davide Spadaro Università degli Studi di Torino

2 Pseudomonas syringae Batterio A bastoncello Gram negativo Aerobio obbligato Presenta uno o più flagelli polari

3 Patovar di Pseudomonas syringae 57 patovar (Bull et al 2010) Differenziazione a livello infrasubspecifico per patogenicità su determinate specie di piante ospiti pv tomato pomodoro pv phaseolicola fagiolo pv tabaci tabacco Sistema di secrezione di tipo 3 (TTSS), include effettori: o Geni hrp (risposta ipersensibile e patogenicità) o Geni hop (hrp out proteins)

4 Apoplast HR DEFENSE DISEASE Nucleus

5 Il ciclo biologico Primavera Produzione dell inoculo Nuove infezioni: stomi Maculature fogliari Estate Moltiplicazione nei tralci Fase stazionaria Infezioni occasionali che portano a maculature fogliari Avvizzimento delle gemme Cancri sul trono e sui tralci Infezioni secondarie Essudato bianco Essudato rosso Inverno Sopravvivenza nei cancri Moltiplicazione nei tessuti vegetali Autunno Infezione avviene alla caduta foglie (peduncolo) e alla raccolta

6 Primavera 1 ) AVVIZZIMENTO PRIMAVERILE DA INFEZIONE INVERNALE 2 ) AVVIZZIMENTO DI GEMME E GERMOGLI DA INFEZIONE PRIMAVERILE 3 ) AVVIZZIMENTO DI GIOVANI RAMI E MIGRAZIONE SISTEMICA

7 COLONIZZAZIONE STOMATICA Estate FORMAZIONE DI CANCRI SU CORDONE E TRONCO IN PIENA ESTATE PENETRAZIONE ATTRAVERSO LE LENTICELLE

8 AUTUNNO PENETRAZIONE, DOPO LA RACCOLTA, ATTRAVERSO LE CICATRICI DEL PEDUNCOLO DEL FRUTTO MIGRAZIONE DAL PEDUNCOLO AL RAMO DURANTE IL PERIODO INVERNALE / ESSUDATI (sverna nel tronco o nei residui colturali al suolo, cancri, essudati) INVERNO

9 Infezioni primarie e secondarie INFEZIONI PRIMARIE (esterne) Avvengono attraverso le foglie, facilitate da brina, vento e pioggia. PSA-V penetra attraverso stomi, idatodi e ferite. Maculature fogliari, tra le venature FASE ASINTOMATICA INFEZIONI SECONDARIE (interne) Dormienza, poi migrazione (inverno e inizio primavera) e infezione sistemica attraverso lo xilema. Infezione di tronchi e tralci. Cancri su tronchi e tralci. Essudati bianchi (batteri) Essudati rossastri (composti fenolici del kiwi)

10 Penetrazione Psa-V penetra attraverso ferite. Fiori femminili Stomi sulle foglie: primavera Stomi e idatodi: estate Lenticelle e gemme: autunno Donati et al 2014

11 Diffusione Materiale propagativo e polline (causa della pandemia) Polline cinese contaminato entrato in NZ NO frutti Diffusione naturale (schizzi di pioggia, vento, api, bombi) Tenere alveari 9 giorni prima di spostarli da zone infette a sane Diffusione attraverso l uomo (abiti, calzature, strumenti, macchinari) Sopravvive anche per brevi periodi nell acqua, nel suolo e sui residui colturali (2 mesi). Vanneste et al. Actinidieto di Latina Essudati trasportati dal vento.

12 Fattori predisponenti: il clima T ottimale C T superiori a 25 C: inibenti (processi di cicatrizzazione) T inferiori: cresce più lentamente Psa-V predilige clima umido e fresco. Infezione favorita in autunno e in primavera. Evasione durante l inverno (essudati)

13 Fattori predisponenti: eventi atmosferici e pratiche agronomiche Gelate, Vento, Grandine, Pioggia. o Evitare ferite provocate con le pratiche agronomiche o (legatura, potatura) o Preferire forme di allevamento a maggiore arieggiamento (vaso) o Evitare eccessiva fertilizzazione azotata

14 Le gelate Moltiplicazione di Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa) and P. syringae pv. syringae (Pss) in Actinidia deliciosa e A. chinensis dopo gelata invernale. A. deliciosa è più tollerante alle gelate di A. chinensis Ferrante e Scortichini 2013

15 Diffusione di Psa (1-1992) PSA biovar 1 Giappone (solo A. deliciosa) PSA biovar 2 Corea (solo A. deliciosa) PSA biovar 3 Virulenti (A. deliciosa e A. chinensis) PSA biovar 4 - Meno virulenti (solo macchie fogliari)

16 Un antenato comune Common ancestor Mc Kann et al 2013

17 Effettori e fitotossine Molti geni acquisiti tramite HGT e fagi Mc Kann et al 2013

18 Cellule di PSA latenti in materiale vivaistico proveniente dalla Cina Condizioni di stress favoriscono la competenza delle cellule batteriche ad assumere DNA esogeno: o carenze nutrizionali, o presenza di composti antimicrobici nell ospite, o basse temperature (inverno in Lazio). Perdita di elementi genetici mobili (con geni di avirulenza) permette un aumento della virulenza Trasferimento genico orizzontale PSA-V: nuovo plasmide di 160 kb con geni di patogenicità, acquisito tramite HGT, profago (simile in P.s. phaseolicola) PSA-J: plasmide diverso di 50 kb Una rapida evoluzione

19 Rame, antibiotici, ferro, lignina Cop A e CopB: possono conferire resistenza al rame CopA: spazio periplasmico CopB: membrana esterna CopR e CopS: maggiore resistenza al rame, in Psa-J Geni per resistenza ad antibiotici Multidrug efflux pumps Resistenza già osservata in Giappone e Corea. Siderofori efficienti per il ferro Degradazione fenoli e lignina (anche altre patovar associate ad ospiti legnosi)

20 Psa piemontesi Ceppo Anno isolamento Provenienza Alice Castello (VC) 34/ Barge (CN) 36/10caso Costigliole (AT) 36/10caso Saluzzo (CN) Verzuolo (CN) Costigliole Saluzzo (CN) 38/10 A 2010 Manta (CN) 39/ Manta (CN) Verzuolo (CN) 41/ Carrù (CN) 74/ Carrù (CN) Alice Castello (VC) CC Cavour (TO) CC Cavour (TO) CC Cavour (TO) CC Cavour (TO) PSA Saluzzo (CN) PSA Saluzzo (CN) PSA Saluzzo (CN) PSA Saluzzo (CN) QV Verzuolo (CN) QV Verzuolo (CN) QV Verzuolo (CN) QV Verzuolo (CN) RC Campiglione (TO) RC Campiglione (TO) RC Campiglione (TO) RC Campiglione (TO) RL Lagnasco (CN) RL Lagnasco (CN) RL Lagnasco (CN) RL Lagnasco (CN) BA Borgo D'Ale (VC) 12 ceppi ceppi 2014

21 Identificazione Primers list used for identification of Pseudomonas syringae pv. actinidiae Primer name Sequence 5-3 Reference PsaF1 TTTTGCTTTGCACACCCGATTTT Rees-George et al. (2010) PsaR2 CACGCACCCTTCAATCAGGATG Rees-George et al. (2010) PsaF3 ACCTGGTGAAGTTGGTCAGAGC Rees-George et al. (2010) PsaR4 CGCACCCTTCAATCAGGATG Rees-George et al. (2010)

22 Elementi ripetuti: microsatelliti e Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus (ERIC-PCR) andom Amplification of Polymorphic DNA (RAPD-PRC) Variabilità genetica MARCATORE a24 XD5 OPB13 OPB10 OPL7 OPA21 ERIC* SPH1 GTG55* OPD20 Rep & RAPD-PCR Primers list used for Rep and RAPD techniques Rep RAPD

23 Variabilità genetica: MLST cts gene PSA9 (2014) QV4 (2014) 38/10 (2010) 39/10 (2010) RC4 (2014) RL4 (2014) LT23 RC2 (2014) 229 (2010) RL5 (2014) CC5 (2014) RL1 (2014) BA3 (2014) Cts CRA-FRU 5.1 (FN ) 309 (2010) Per il gene cts (citrato sintasi, glta) viene mostrata la suddivisione dei ceppi in funzione dell appartenenza ai diversi aplotipi (aplotipo A per i ceppi Korea e Giappone) e aplotipo I per i ceppi di Psa italiani in accordo con la letteratura. Per l aplotipo I si presenta una citosina in posizione 251 e 431, mentre pe l aplotipo A la citosina in posizione 251 è rimpiazzata da una timina, e la citosina in posizione 431 è rimpiazzata da una adenina 74/10 (2010) RM (2010) 88 RC6 (2014) PSA8 (2014) 314 (2010) VT511 RL2 (2014) CC1 (2014) PSA3 (2014) QV2 (2014) PSA1 (2014) QV5 (2014) 310 (2010) 41/11 (2010) RC1 (2014) 36/10 C2 (2010) 7286 CC6 (2014) VT493 QV3 (2014) CC2 (2014) 34/10 (2010) 36/10 C1 (2010) K2 cts haplotype A K11 cts haplotype A Cts ICMP 9617 (FN )

24 Variabilità genetica: MLST Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 39/10 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain CC6 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain BA3 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 309 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 36/10c1 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain VT511 Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RL1 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 313 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain CFBP 7286 Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RL5 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 74/10 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain VT493 HopA1 gene (differenzia le biovar) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain PSA9 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain QV5 (2014) 18 Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RC4 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RM310 Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 36/10c2 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain CC1 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 34/10 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 310 (2010) K2 (Corea) e K11 (Giappone): non c è il gene Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain CC2 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RC2 (2014) 16 Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain QV2 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain LT23 Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RC1 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RC6 (2014) 22 Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 229 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain PSA3 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 314 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RL4 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain CC5 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 38/10 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain CC5 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 38/10 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 41/11 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain PSA1 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain QV3 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain 41/11 (2010) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain PSA1 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain QV3 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain QV4 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain PSA8 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RL2 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain QV4 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain PSA8 (2014) Pseudomonas syringae pv. actinidiae strain RL2 (2014)

25 Virulenza di Psa piemontesi in vitro Media ,21 Media ,94

26 Virulenza di Psa piemontesi in vivo Media ,19 Media ,18

27 Affidabilità del biosaggio in vitro R 2 = 0,85228

28 Riduzione dei sintomi: pianta, batterio o clima?

29 Variabilità genetica dell actinidia

30 Tolleranza a Psa Presso il campo sperimentale del CReSO (Manta - CN) sono state messe a dimora 36 specie e varietà di actinidia con la finalità di valutarne la tolleranza a PSA. Monitoraggio: 20 marzo maggio giugno 2014 Sensibilità delle varietà/specie delle piante presenti, indicando con un valore compreso tra 0 e 10 la classe di danno di ogni pianta presente in campo: con il valore 0 si sono indicate le piante completamente sane, con il valore 10 le piante ormai completamente disseccate, e successivamente estirpate. I valori tenevano conto del numero di macchie fogliari, della presenza di essudati su tralci, cordoni o tronco, e del disseccamento di porzioni aeree della pianta.

31 Nuovi maschi in sviluppo The New Zealand breeding programme has recently released Gold3, an A. chinensis cultivar with greater tolerance to bacterial canker, as a replacement for Hort16A. FONTE KIWI VINE HEALTH

32 Grazie per l attenzione! Attività svolta con il contributo del progetto PRO.ACT.IN. - Tecnologie di PROduzione e di lavorazione dell ACTinidia INnovative nel contesto dell emergenza causata da Pseudomans syringae pv actinidiae (PSR FEASR 2007/2013, Fondo Europeo per lo Sviluppo Rurale, Misura 124, Azione 1) finanziato dalla Regione Piemonte e del progetto Contenimento della batteriosi dell actinidia (Pseudomonas syringae pv. actinidiae) in Piemonte finanziario della Fondazione Cassa di Risparmio di Torino.