S MAP Notizie. Scopazzi del melo - Apple proliferation

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1 S MAP Notizie Scopazzi del melo - Apple proliferation Anno 1 Numero 1 Luglio 2006 Sommario Istituto Agrario di San Michele Centro Sperimentale Via E. Mach San Michele all Adige (TN) Attività di ricerca sulla malattia degli scopazzi del melo presso l Istituto Agrario di S.Michele Dott. Wolfgang Jarausch Redazione Dott. Wolfgang Jarausch Dott. Claudio Ioriatti Photo: Mauro Varner Partner del progetto Istituto Agrario di San Michele, Centro Sperimentatle AlPlanta IPR, RLP AgroScience Neustadt, Germania Biologische Bundesanstalt Dossenheim, Germania Progetto Grafico Nicola Zuin 1

2 S MAP Notizie Anno 1 Numero 1 Luglio 2006 ATTIVITÀ DI RICERCA SULLA MALATTIA DEGLI SCOPAZZI DEL MELO PRESSO L ISTITUTO AGRARIO DI S.MICHELE Coordinatore: Dott. Wolfgang Jarausch RLP AgroScience di Neustadt, AlPlanta Institute for Plant Research Istituto Agrario di S.Michele all Adige, Centro Sperimentale. Via E.Mach, San Michele all Adige (TN) 1. Introduzione La malattia degli scopazzi (AP) che minaccia la frutticoltura trentina, è causata da un organismo simile ad un batterio (fitoplasma) che vive esclusivamente nel floema delle piante (graffico 1a). Il fitoplasma si diffonde sia naturalmente mediante insetti vettori (Cacopsylla picta, Cacopsylla melanoneura) (graffico 1b) che artificialmente mediante innesto o materiale di propagazione infetto in forma latente. Tutte le varietà e i portainnesti commerciali sono suscettibili alla malattia e non ci sono terapie in grado di curare le piante infette. La perdita economica causata dalla malattia è dovuta alla produzione di frutti di ridotte dimensioni e di scarso valore organolettico. Nel breve periodo, il solo modo di prevenire l ulteriore diffondersi della malattia è quello di ridurre l inoculo mediante l estirpazione delle piante infette, di utilizzare materiale di propagazione sano e di controllare gli insetti vettori. Nel lungo periodo, per contro, è ipotizzabile un controllo della malattia mediante lo sviluppo e la diffusione di materiale vegetale resistente alla fitoplasmosi. Figura 1. Visualisazione del fitoplasma nelle cellule floematiche mediante microscopio a fluorescenza (test DAPI) e insetti vettori (, Cacopsylla melanoneura sopra, Cacopsylla picta sotto) 2

3 Il progetto Scopazzi del Melo - Apple Proliferation (SMAP), attivato nel 2001, e finanziato dal fondo unico della Provincia Autonoma di Trento, ha affrontato il problema con un approccio interdisciplinare operando in tre diverse direzioni. Il primo pacchetto di ricerca è stato concentrato sullo sviluppo delle metodologie più adatte per diagnosticare la malattia, sullo sviluppo dei metodi di monitoraggio da utilizzarsi negli studi epidemiologici e sulla descrizione della variabilità genetica del patogeno nell ambiente Trentino. Si è inoltre valutato l impatto agronomico della malattia. Con il secondo pacchetto di attività, è stata perseguita l individuazione delle più efficaci strategie di controllo del vettore. A questo scopo sono stati determinati il ciclo biologico delle specie vettrici, i parametri connessi con la trasmissione dell inoculo da parte delle psille, gli ospiti alternativi per il fitoplasma nonché il ruolo degli innesti radicali quale via di trasmissione alternativa. Il terzo e ultimo gruppo di attività è stato focalizzato sulla selezione di materiale vegetale resistente a partire dai portainnesti apomittici (genotipi naturalmente resistenti). E stato quindi avviato un programma di incrocio e selezione (breeding) al fine di migliorare le caratteristiche agronomiche dei portinnesti apomittici. Figura 2. Selezione di materiale vegetale resistente in vivo e in vitro 2. Investimento, oggetto e obiettivi da raggiungere L attività di ricerca sugli scopazzi attualmente in corso presso l Istituto Agrario di S.Michele si basa sulle conoscenze emerse fino ad ora dal summenzionato progetto di ricerca. Benché sia previsto che le principali linee di ricerca si concludano nel corso dei prossimi 2-3 anni, l applicazione e la verifica dei risultati, in particolare la valutazione del valore agronomico dei nuovi portainnesti, richiederà un periodo più lungo che non potrà essere inferiore ai 5 anni. La presente organizzazione dell attività conferma il perseguimento di soluzioni a breve (valutazione del rischio, sviluppo di strategie di controllo diretto) e a lungo termine (sviluppo di portainnesti resistenti, comprensione della relazione ospitepatogeno). 3

4 Il programma di lavoro può essere suddiviso in tre gruppi di attività: valutazione del rischio di diffusione della malattia in Trentino sviluppo di efficienti strategie di controllo sviluppo di portainnesti resistenti di adeguato valore agronomico Valutazione del rischio di diffusione della malattia in Trentino L obiettivo è quello di raccogliere le informazioni relative alle modalità di diffusione della malattia che non è stato possibile fino ad ora ricavare dal progetto SMAP. Queste indicazioni si rendono necessarie per stabilire una corretta valutazione del rischio nelle diverse zone di produzione al fine di valutare l efficienza delle strategie di controllo. Per raggiungere questo scopo saranno elaborati i dati raccolti dalle diverse istituzioni (Centro Sperimentale e Centro per l Assisteza Tecnica dell Istituto agraio di S.Michele e l ufficio fitopatologico provinciale) in regioni modello rappresentative delle diverse aree produttive del Trentino e saranno studiati nello stesso frutteto tutti i possibili fattori (numero di piante infette, infezioni latenti, dinamica delle popolazioni di psillidi, infettività degli insetti, varietà ed età del frutteto, pratiche colturali inclusi i trattamenti insetticidi). Nelle stesse regioni modello sarà inoltre studiato l effetto dell estirpazione delle piante infette sullo sviluppo della malattia. Tutti i dati raccolti saranno introdotti nel data base creato con il progetto SMAP (adattato alle nuove esigenze) e analizzati per valutare le possibili correlazioni. Figura 3. Regione modello Val di Non Poiché non è ancora nota l esistenza di piante ospiti alternative per il fitoplasma AP, la ricerca di tali piante dovrà essere continuata studiando la migrazione delle psille vettrici verso le piante ospiti. Secondo le informazioni sin qui raccolte il potenziale di diffusione del fitoplasma AP mediante C. picta e C. melanoneura appare molto diverso e, quindi, le strategie di controllo da applicare ai due vettori dovrebbero essere differenti. L efficienza di trasmissione di queste specie dovrà di conseguenza essere studiata attraverso l allestimento di nuove prove in condizioni controllate. Basandosi sui risultati di questi esperimenti, saranno sviluppati dei test di infettività delle psille impiegando la PCR quantitativa. 4

5 Differenze nell efficienza di trasmissione fra le popolazione di psille tedesche e quelle trentine sono state evidenziate nel corso del progetto SMAP. Siccome diverse popolazioni del medesimo vettore potrebbero essere presenti nella stessa regione, queste eventuali popolazioni saranno studiate sia dal punto di vista biologico che da quello genetico. Ulteriori approfondimenti sperimentali saranno dedicati alla verifica del potenziale di trasmissione degli afidi. Figura 4. Prove di transmissione in condizione controllata Sviluppo di efficienti strategie di controllo L obiettivo è lo sviluppo, a breve termine, di strategie di controllo tali da limitare il diffondersi della malattia. Gli attuali trattamenti insetticidi impiegati nella lotta ai vettori hanno conseguito risultati spesso contraddittori: in taluni casi si è ottenuto un efficienza elevata in altri casi non si è avuta alcuna influenza sulla diffusione della malattia. Sarà quindi necessario valutare le attuali strategie di difesa in relazione ai risultati ottenuti dagli studi epidemiologici. A partire dai dati relativi alla dinamica di popolazione di C. picta e C. melanoneura raccolti in numerosi anni di osservazione saranno elaborati modelli previsionali in grado di prevedere i periodi di migrazione delle psille. In questo modo sarà possibile stabilire i momenti ottimali per l esecuzione dei trattamenti nelle diverse aree in modo da massimizzare l efficienza dei trattamenti insetticidi. Il periodo critico per il trattamento di C. picta coincide con la fioritura e l immediata post-fioritura del melo. E quindi indispensabile ricercare nuove alternative ai classici insetticidi per poter controllare efficacemente l insetto durante questo delicato periodo. Un aspetto che può interessare il frutticoltore nella fase attuale, che è fatta anche di convivenza con la malattia, è l influenza delle diverse pratiche agronomiche sulla manifestazione dei sintomi di AP. Allo scopo è stata allestita una prova con piante di Golden Delicious su M9, tutte affette da AP, con la finalità di valutare l efficacia di pratiche colturali tra le quali potatura, concimazione e fitoregolatori brachizzanti, sulla manifestazione dei sintomi. Sulle stesse piante verranno determinate anche le ripercussioni a livello fisiologico della malattia, ad esempio sull efficienza fotosintetica e sull accrescimento dei frutti 5

6 Sviluppo di portainnesti resistenti di adeguato valore agronomico Unn terzo importante obiettivo sarà lo sviluppo di portainnesti resistenti ad AP, che siano nel contempo validi agronomicamente e che quindi possano costituire una duratura soluzione contro la malattia. Considerevoli progressi sono stati realizzati in quest ambito di ricerca mediante il progetto SMAP, ma per poterli valorizzare appieno il lavoro dovrà essere proseguito. Talune selezioni di genotipi resistenti prodotti presso il Biologische Bundesanstalt fuer Land- und Forstwirtschaft (BBA) di Dossenheim (Germania), così come le progenie ottenute con il progetto SMAP, dovranno essere sottoposte ad una severa valutazione agronomica nelle condizioni colturali trentine. Al termine della valutazione di campo, il materiale risultato interessante potrà essere distribuito, quale soluzione intermedia, ai produttori che si trovano ad operare nelle regioni a maggiore rischio di infezione in modo da ridurre la pressione infettiva in queste zone. Siccome è improbabile che questi genotipi abbiano già lo stesso valore agronomico del portainnesto M9 (obiettivo finale del sarà proseguito il programma di breeding in modo da ampliare la base genetica sulla quale operare la selezione. Lo sviluppo di marcatori molecolari legati al carattere resistenza sarà di cruciale importanza per facilitare ed accelerare il processo di breeding. A questo proposito sarà sviluppato il promettente lavoro iniziato con SMAP riguardante la caratterizzazione dei parentali e dei semenzali di incrocio per l identificazione degli individui ricombinanti da sottoporre a valutazione. I marcatori del DNA saranno inoltre utilizzati per stabilire associazioni genetiche col carattere di resistenza ad AP, al fine di generare indicatori efficaci per lo screening di ampie progenie di incrocio ma anche di contribuire alla comprensione della determinazione genetica della resistenza. Figura 5. Sviluppo di marcatori molecolari legati al carattere resistenza Altri aspetti sono destinati ad assumere maggiore importanza nel lavoro futuro, come per esempio lo sviluppo di un efficiente sistema moltiplicazione del materiale di propagazione proveniente dalle progenie ottenute degli incroci. Attualmente, è il fattore limitante per una rapida valutazione del valore agronomico dei genotipi più promettenti che dovrebbe essere condotta in maniera ripetuta. Sebbene la resistenza ad AP sia stata già dimostrata in lunghe prove di campo, la base genetica della resistenza non è stata ancora chiarita. Il lavoro iniziato con SMAP a questo proposito dovrà essere continuato a livello genetico con lo studio dei meccanismi di resistenza per meglio comprendere la malattia. 6

7 3. Caratteristiche tecniche del progetto La maggior parte del lavoro, vale a dire tutto ciò che riguarda lo studio nelle regioni modello, lo sviluppo dei marcatori molecolari, così come il mantenimento, la valutazione e l analisi delle progenie del programma di breeding in vitro e in vivo, dovrà essere realizzata nei prossimi tre anni. In ogni caso gran parte delle attività di ricerca si concluderà comunque in questo periodo. Dopo questa fase, verrà data maggior enfasi all applicazione dei risultati della ricerca. Per quanto riguarda il primo obiettivo, dovranno esser proseguiti i controlli visuali e le catture delle psille fino al quinto anno al fine di seguire la dinamica della malattia. Le diagnosi di routine e la gestione del data-base saranno attività che presumibilmente dovranno continuare ad esser svolte presso IASMA. L attività di maggior rilievo dopo i primi tre anni, riguarderà la valutazione agronomica dei nuovi portainnesti da effettuarsi presso IASMA e costituirà un impegno costante per i prossimi dieci anni. Lo screening della resistenza sulla progenie ottenuta dall ultimo programma di breeding continuerà almeno fino al quinto anno così come la validazione dei marcatori molecolari. Diversi dipartimenti del Centro Sperimentale, Protezione delle Piante (PDP), Valorizzazione delle Risorse Produttive (VRP), Biologia e Genetica Molecolare (BGM) danno il loro contributo nelle diverse azioni previste nel presente lavoro. Il Centro di Assistrenza tecnica (CAT) partecipa nell esecuzione del monitoraggio e nella valutazione agronomica dei nuovi portainnesti. L esperienza e il materiale vegetale dei partner tedeschi (RLP AgroScience di Neustadt e BBA di Dossenheim) è ancora necessario per i prossimi tre anni. Le piante in fioritura presenti presso la BBA di Dossenheim saranno infatti necessarie per poter eseguire gli incroci così come le progenie derivanti dagli ultimi incroci attualmente mantenute in un campo sperimentale per lo screening della resistenza. Presso RLP AgroScience di Neustadt sarà continuato lo screening in vitro della resistenza sul materiale mantenuto alla BBA di Dossenheim. Presso lo stesso istituto sarà proseguito in sistemi in vitro lo studio sulla genetica della resistenza. Con la loro riconosciuta esperienza nel campo degli scopazzi entrambi i partner tedeschi apporteranno il loro valido contributo anche in altre parti del lavoro come per esempio la diagnosi epidemiologica, i modelli previsionali, la relazione ospite patogeno e l analisi della variabilità genetica del patogeno. E inteso che l esperienza dei partner tedeschi sarà trasferita interamente a IASMA nel corso dei primi tre anni di attività così che il loro contributo non sarà ulteriormente necessario. 7 Figura 6. Golden Delicious su portinesto resistente

8 4. Organizzazione del progetto Il progetto è coordinato da W. Jarausch dell istituto RLP Agroscience di Neustadt ed è articolto in diverse attività per le quali è stato individuato uno specifico responsabile. Coordinamento Coordinamento presso IASMA Valutazione del rischio di diffusione della malattia in Trentino Studio della diffusione della malattia nelle regioni modello (Piovi e Nanno) Determinazione dei parametri della trasmissione tramite I vettori. Miglioramento delle strategie di controllo Strategie di controllo dei vettori Strategie di controllo mediante pratiche agronomiche Sviluppo di portinnesti resistenti di adeguato valore agronomico Attività di breeding Sviluppo di marcatori molecolari Valutazione agronomica dei portainnesti resistenti nelle condizioni climatiche trentine. Wolfgang Jarausch Claudio Ioriatti Wolfgang Jarausch Claudio Ioriatti Claudio Ioriatti Roberto Zorer Wolfgang Jarausch Stella Grando Alberto Dorigoni E stato inoltre istituito un comitato con compiti di gestione operativa e valutazione interna composto dalle seguenti persone: Wolfgang Jarausch Claudio Ioriatti Alberto Dorigoni Riccardo Velasco Stella Grando Roberto Zorer Maria Venturelli Erich Seemüller Coordinatore, Rappresentante di RLP AgroScience Coordinatore presso IASMA, Coordinatore dipartimento PDP Responsabile U. di Frutticoltura, Coordinatore dipartimento BGM Responsabile U. di Genetica molecolare Ricercatore presso U. Viticoltura Centro di Assistenza Tecnica Rappresentate BBA Dossenheim 5. Risultati attesi Conoscenza sull epidemiologia della malattia In funzione dei risultati conseguiti in questo pacchetto di azioni sarà possibile definire il rischio di diffusione della fitoplasmosi per ogni regione e sulla base del rischio desunto saranno approntate ed applicate le opportune strategie di controllo tenendo in considerazione sia la loro efficienza che la loro economicità. Tali strategie dovranno inoltre soddisfare i requisiti della produzione integrata e essere quanto più possibili rispettose dell ambiente 8

9 Messa a punto di più efficaci e meno impattanti strategie di controllo dei vettori Le risultanze di questa attività permetteranno di elaborare nuove direttive da consigliare ai produttori. I programmi di difesa dovranno essere impostati tenendo in considerazione il piano di espianto in modo da proteggere i nuovi frutteti dall instaurarsi di infezioni durante la fase in cui vecchi impianti altamente infetti saranno ancora presenti nelle adiacenze. Costituzione di nuovi portainnesti resistenti alla fitoplasmosi Il prodotto dei questa attività sarà l ottenimento di portainnesti resistenti di diverso valore agronomico. Essi potranno essere distribuiti con successo ai frutticoltori in funzione del potenziale rischio di infezione che essi si trovano ad affrontare. 9