Tassonomia di Bacillus thuringiensis appartiene al genere Bacillus ed ha una forma a bastoncino lungo 1-5 micron è un batterio gram-positivo, aerobio

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1 Tassonomia di Bacillus thuringiensis appartiene al genere Bacillus ed ha una forma a bastoncino lungo 1-5 micron è un batterio gram-positivo, aerobio ed endosporigeno presenta una formazione romboide proteica di natura cristallina attigua alla spora, chiamata corpo parasporale questo cristallo proteico contiene una tossina in grado di agire contro le larve di molti ordini di insetti (Lepidotteri, Ditteri, Coleotteri). Habitat: Superficie foglie. Suolo: isolato da larve morte di insetti.

2 STORIA Scoperto in Giappone nel 1901 in ellevamenti di bachi da seta come agente causale della malattia SOTTO. Attività insetticida scoperta nel 1911 da Berliner (in Germania) Le inclusioni parasporali scoperte nel 1915 da Berliner. Usato come insetticida per la prima volta negli anni ca Formulazioni a base di spore commercialmente disponibili negli anni ca Registrato per la prima volta come pesticida negli U.S.A. nel Nel 1970 dimostrato che la attività insetticida contro i lepidotteri era dovuta alla delta (d) endotossina. Fino al 1977, solo 13 sottospecie di Bt descritte; tutte erano tossiche verso larve di lepidotteri. Scoperte alcune sottospecie attive contro i ditteri e i coleotteri nel 1977 e nel Oggi, più di 67 sottospecie identificate.

3 la endotossina proteica si forma durante la fase di sporulazione la sua struttura cristallina è costituita da subunità proteiche e la massa molecolare complessiva varia da 130 a 150 kd. Il cristallo viene attaccato dalle proteasi dell insetto e trasformato in tossine polipeptidiche attive, con massa molecolare da 60 a 70 kd. δ-endotossina di Bt

4 Azione patogena di Bt durante l attività vegetativa, con produzione di esotossine, in particolare la b-esotossina; a sporulazione avvenuta e precisamente nel cristallo parasporale che contiene una d- endotossina, caratteristica per ogni varietà di Bt; con la produzione di una proteasi capace di inattivare selettivamente le proteine difensive degli insetti.

5 Sottospecie di Bacillus thuringiensis Le sottospecie di Bt più utilizzate nella lotta contro gli insetti sono: Sottospecie kurstaki, usata principalmente nella lotta contro le larve dei lepidotteri defogliatori. sottospecie israelensis, utilizzata per il controllo delle larve delle zanzare e di altri ditteri ematofagi.

6 sottospecie tenebrionsis, adoperata per controllare le larve dei coleotteri in orticoltura; sottospecie san diego, usata anch essa per combattere le larve di coleotteri. sottospecie aizawai, utilizzata per il controllo della tignola della cera (Galleria mellonella).

7 Meccanismo d azione contro gli insetti la tossina di Bt è attiva solo nei confronti delle larve degli insetti Bt entra nella larva dalla cavità orale, perciò l ingestione della tossina richiede l attività di alimentazione dell insetto la tossina viene sottoposta ai processi digestivi,il cristallo proteico si diffonde nell intestino e viene a contatto con i succhi digestivi gli insetti suscettibili hanno un ph dell ileo alcalino che permette al cristallo di solubilizzarsi e alla tossina di attivarsi

8 le manifestazioni tossiche (toxemia) sono dovute ai cristalli e variano in rapporto alla specie dell ospite, ma in genere consistono in anoressia nelle prime ore, in quanto tali larve iniziano subito a non alimentarsi, seguita da letargia, paresi generale, modificazione dell intestino e morte dell insetto gli insetti subiscono anche setticemia se sono presenti cristalli e spore batteriche

9 Specie suscettibili alla tossina di Bt 3 gruppi di specie suscettibili: nel primo (specie rappresentativa Bombyx mori) il ph intestinale delle larve è di 10 o più. L azione tossica si manifesta rapidamente con paralisi dell intestino, seguita da paresi generale nel secondo (specie rappresentativa Pieris brassicae) il ph intestinale delle larve è di 9,5. Il primo sintomo è la paresi boccale, con conseguente cessazione dell alimentazione; segue la paresi intestinale e quindi la morte il terzo (specie rappresentativa Anagasta kuhniella) comprende larve con ph intestinale minore di 8,4. Queste sono suscettibili al cristallo e alle spore solo se presenti entrambi; si ha toxemia che porta lentamente a morte, senza paresi

10 Utilizzo di Bt per il controllo biologico il controllo biologico indica l utilizzo in campo di microrganismi al fine di controllare la diffusione di agenti infettivi e parassiti grazie alla sua d-endotossina, Bt può essere utilizzato per la preparazione di insetticidi biologici e quindi essere impiegato nel controllo biologico degli insetti

11 I vantaggi dati dall uso di tali bioinsetticidi sono: agiscono contro 300 diverse specie di larve; sono innocui per specie non bersaglio; sono competitivi; si somministrano facilmente; non agiscono contro le cellule vegetali; non sono tossici per gli esseri umani e quindi possono venir applicati subito prima della raccolta; non si sono sviluppati insetti resistenti a tali insetticidi

12 I problemi che il loro uso comporta: le spore e i cristalli che essi contengono vengono inattivati dai raggi UV; sono attivi solo contro gli insetti che si nutrono delle parti superficiali della pianta; sono costosi, rispetto ai pesticidi organici più usati; le spore e le tossine hanno una scarsa persistenza nell ambiente, infatti tali insetticidi mostrano poca stabilità nelle condizioni di campo. Tale breve attività è dovuta alla bassa stabilità della tossina, probabilmente dovuta alla degradazione compiuta dalla microflora del suolo agiscono contro un limitato range di insetti

13 Prodotti a base di Bt si trovano in commercio in polvere bagnabile, sotto forma liquida o in granuli vengono distribuiti insieme a grandi quantitativi d acqua nebulizzata per bagnare molto bene ed in modo omogeneo la pianta il trattamento va compiuto appena dopo la schiusura delle uova e nelle ore serali nelle zone mediterranee l effetto dura al massimo 8 giorni devono venir conservati in luogo fresco e asciutto, non alla luce diretta del sole e per non oltre 24 mesi possono essere impiegati in miscela con acaricidi, insetticidi, fungicidi e coadiuvanti; sono incompatibili con agenti ossidanti e formulati a reazione acida o alcalina non utilizzare preparati commerciali a base di Bt addittivati con piretro di sintesi, che è molto persistente e risulta attivo anche contro gli insetti utili.

14 I prodotti commercializzati Principio attivo Nome commerciale Casa produttrice Formulazione Dosaggio Bt kurstaki 7,5% (ceppo EG2348) Rapax Intrachem bio Italia sospensione liquida 1-2 litri/ha Bt kurstaki 10% (ceppo EG2371) Lepinox Intrachem bio Italia polvere bagnabile 1-2 Kg/ha Bt kurstaki 7,5% (ceppo EG2424) Jack pot Intrachem bio Italia sospensione liquida 1-3 litri/ha Bt kurstaki 6,4% (ceppo HD1) Astrel Sariaf polvere bagnabile g/ha

15 Bt kurstaki 6,4% (ceppo HD1, sierotipo 3A3D) Kristal 32 Orios polvere bagnabile g/ha Bt kurstaki 6,4% (ceppo HD1, sierotipo 3A3B) Dipel HPWP Sumitomo Chemical Agro Europe polvere bagnabile g/ha Bt berliner 6,4% (ceppo SA11) Delfin Syngenta granuli idrodispersibili g/ha Bt kurstaki 6,4% (ceppo HD1, sierotipo 3A3B) Biobit HPWP Valent Biosciences polvere bagnabile g/ha Bt tenebrionsis 3% (ceppo NB186, sierotipo 8A8B) Novodor FC Sumitomo Chemical Agro Europe sospensione liquida 2-5 g/hl Bt aizawai 10% (sierotipo H7) Xen Tari Valent Biosciences microgranuli idrodispersibili g/hl Bt aizawai 10% Florbac Valent Biosciences microgranuli idrodispersibili g/ha

16 Rapax Prodotto liquido a base di Bt kurstaki (ceppo EG2348) e agisce contro le larve di molti lepidotteri, in particolar modo: Tortricidi ricamatori (pandemis, archips, eulia, capua); Lepidotteri defogliatori (ifantria, limantria, processionaria del pino); Tignole (della vite, dell olivo e degli agrumi); Piralide del mais; Cavolaia; Bega del garofano. flacone da 1l del prodotto Colture sulle quali viene utilizzato: pomacee, drupacee, actinidia, vite, olivo, agrumi, ortaggi a foglia, peperone, fagiolo, fagiolino, carciofo, melanzana, cavolo, fragola, piante floreali e ornamentali, patata

17 Prodotto in polvere bagnabile a base di Bt kurstaki (ceppo EG2371); agisce contro molte larve di lepidotteri fitofagi e risulta particolarmente efficace nei confronti di alcune specie, quali: Lepinox Tortricidi carpofagi (cidia, anarsia); Nottuidi (mamestra, heliothis, gortina, spodoptera, etc). confezione da 1Kg di Lepinox Colture trattate con tale prodotto: drupacee,pomacee,solanacee, carciofo, fragola, ortaggi a foglia, fagiolo, fagiolino, cavoli, mais, barbabietola da zucchero, oleaginose (soia, girasole, colza)

18 Jack pot Prodotto liquido a base di Bt kurstaki (ceppo EG2424) agisce contro le larve di coleotteri Crisomelidi, come ad esempio la Dorifora della patata e con esso vengono trattate le colture di patata, melanzana, peperone e pomodoro questo gruppo di insetti ha un ph del mesenterio variabile da 4,5 a 6,6, tale da non permettere l attivazione dell azione insetticida, ma possiedono un particolare enzima, la chimotripsina, che è in grado di attivare la protossina del Bt confezione da 1l di Jack pot

19 Astrel Prodotto in polvere bagnabile a base di Bt kurstaki, sierotipo 3HD1 specifico nella lotta contro le larve dei lepidotteri (Tignole, Falene defogliatrici, Ifantria, Tortrici, Eulia,Cidia, Anarsia, Piralide, Nottue, Cavolaie, Mamestra, Processionarie) colture trattate con tale prodotto: agrumi, pomacee, vite, olivo, actinidia, drupacee, fragola, ortaggi a foglia, solanacee, cavolo, rapa, ravanello, patata, mais, barbabietola da zucchero, soia, colture floreali, ornamentali e forestali, pioppo. confezione da 1Kg di Astrel

20 Kristal 32 E un prodotto in polvere bagnabile a base di Bt varietà kurstaki, ceppo HD1 sierotipo 3A-3D, specifico per il controllo delle larve dei lepidotteri fitofagi viene impiegato sulle pomaccee, la vite, l olivo, l actinidia, le drupacee, la fragola, gli ortaggi a foglia, le solanacee, il cavolo, la rapa, il ravanello, la patata, il mais, la barbabietola da zucchero, la soia, le colture floreali, ornamentali e forestali, il pioppo. i trattamenti vanno eseguiti la sera e l impiego di soluzioni a ph 6-6,5 sono determinanti per la massima efficacia del prodotto

21 Dipel HPWP E un prodotto in polvere bagnabile a base del ceppo HD1, sierotipo 3A-3B di Bt sottospecie kurstaki agisce per ingestione sulle larve di lepidotteri (tignola, falene defogliatrici, tortici, ifantria, eulia, cidia, anarsia, piralide, pandemis, nottue, vanessa del cardo, mamestre, processionarie, limantrie) viene utilizzato per trattare agrumi, pomacee, vite, olivo, actinidia, drupacee, fragola, ortaggi a foglia, erbe fresche, fagiolo, fagiolino, cardo, sedano, finocchio, porro, carciofo, solanacee, cucurbitacee, cavolo, rapa, ravanello, colza, patata, mais, barbabietola da zucchero, soia, girasole, pioppo, colture floreali, ornamentali e essenze forestali

22 Delfin Bioinsetticida in granuli idrodispersibili a base di Bt varietà berliner (sierotipo 3A-3B del ceppo SA11) è attivo per ingestione contro numerose larve di lepidotteri colture trattate con tale bioinsetticida: melo, pero, pesco, nettarine, ciliegio, susino, actinidia, colture orticole, vite, olivo, agrumi, patata, fragola, tabacco, barbabietola da zucchero, mais, cotone, colture forestali e ornamentali, aghifoglie, latifoglie, pioppo e tappeti erbosi. scatola da 1Kg di Delfin

23 Biobit HPWP E un prodotto in polvere bagnabile a base di Bt kurstaki (ceppo HD1, sierotipo 3A-3B). è equivalente al prodotto, già descritto, Dipel HPWP; l unica differenza è che vengono prodotti e distribuiti da due diverse aziende anch esso agisce per ingestione contro le larve di molte specie di lepidotteri fitofagi

24 Novodor FC E un insetticida biologico in sospensione liquida, a base di Bt varietà tenebrionsis con questo prodotto vengono trattate le colture di patata, pomodoro e melanzana, per eliminare la Dorifora della patata ( specie di coleottero) la prima applicazione dovrebbe coincidere con la massima presenza di larve al primo stadio; per densità di popolazioni elevate e con larve di diversa età si consiglia un secondo trattamento 7-10 giorni più tardi

25 Xen Tari E un prodotto in microgranuli idrodispersibili a base di Bt aizawai sierotipo H7, selettivamente attivo sulle larve di lepidotteri con questo prodotto vengono trattate le seguenti colture: agrumi, pomacee, vite, olivo, actinidia, drupacee, fragola, ortaggi a foglia, solanacee, cavolo, rapa, ravanello, colza, ravizzone, mais, barbabietola da zucchero, soia, girasole, cotone, colture floreali e ornamentali, tappeti erbosi, vivai, essenze forestali e pioppo. viene consigliato di ripetere il trattamento una seconda volta a distanza di 7-14 giorni, in relazione al grado di infestazione

26 Florbac E un bioinsetticida in microgranuli idrodispersibili a base di Bt sottospecie aizawai agisce contro le larve di molte specie di lepidotteri è un prodotto che è stato registrato molto recentemente (il 30 marzo 2004) e per questo non sono disponibili ulteriori informazioni su di esso.

27 Utilizzo sociale di Bt contro la zanzara tigre Il comune di Bologna ha attuato anche nel 2004 (aprile-ottobre) il piano cancelliamo la zanzara tigre, per ridurre notevolmente la diffusione dell insetto alato (Aedes albopictus) le principali azioni sono state la campagna informativa nei riguardi della cittadinanza, l azione larvicida nelle aree pubbliche e quella svolta dai cittadini nelle aree private i cittadini hanno trovato in farmacia 2 prodotti a base di Bt: uno in gocce ed uno in compresse adulto della zanzara tigre

28 l azione insetticida contro l insetto adulto è sconsigliata, in quanto gli insetti adulti non risultano sensibili all azione larvicida della tossina di Bt i prodotti utilizzati contro le larve di zanzare sono costituiti dalla sottospecie israelensis di Bt; essi sono innocui per l uomo e gli animali e non inquinano l ambiente l azione larvicida comunale si è svolta sui tombini e bocche di lupo delle aree pubbliche di tutto il territorio comunale con periodicità quindicinale, per un totale di 15 cicli i privati devono utilizzare il prodotto (in gocce o in pastiglie) entro ai tombini e alle griglie di raccolta delle acque piovane presenti nei cortili e nei giardini di pertinenza privata.

29 Utilizzo di Bt per la protezione dei favi dalla tarma della cera La tarma della cera (Galleria mellonella) è una farfalla notturna con una distribuzione geografica corrispondente a quella dell ape solo le larve si nutrono dei favi distruggendoli per il controllo della tarma della cera è stato creato B401 che contiene spore di Bt sottospecie aizawai, particolarmente efficaci contro le larve di tale farfalla Bt non è pericoloso né per le api né per gli esseri umani e non lascia residui nella cera e nel miele larva della tarma della cera

30 le spore contengono cristalli di d-endotossina e la loro germinazione nell intestino delle larve della farfalla libera la tossina, che porta alla distruzione della parete intestinale della stessa che cessa quindi di alimentarsi e giunge a morte in pochi giorni il vantaggio di questo metodo risiede nella specificità della sua azione, infatti basta una sola applicazione di tale prodotto per proteggere i favi fino alla stagione seguente il prodotto viene distribuito velocemente e in modo omogeneo utilizzando un nebulizzatore a pressione costante

31 Bt come fonte di geni per le piante transgeniche Bt viene utilizzato per la produzione del mais transgenico, infatti il gene Cry1Ab, che codifica per la d-endotossina in Bt, viene inserito all interno del DNA del mais, in modo da creare una pianta resistente all attacco da parte di molti insetti dannosi

32 Molti studi riportano eventi inaspettati in seguito alla coltivazione di tali piante geneticamente modificate (GM), e cioè: la diffusione di transgeni attraverso il polline e l ibridazione di piante GM e piante selvatiche, con la possibile creazione di super infestanti ; il rilascio nel terreno della tossina insetticida (nel caso del mais B.t) attraverso le radici del mais transgenico; il trasferimento di geni ingegnerizzati dalle piante geneticamente modificate ai batteri del suolo (trasferimento orizzontale di geni)

33 Insetticida chimico: problemi dovuti alla non specificità d azione e alla contaminazione ambientale; vantaggi legati all elevato numero di specie di insetti contro i quali risultano attivi e ai costi contenuti. Bioinsetticidi a base di Bt: azione selettiva contro gli insetti dannosi e assenza di residui pericolosi nell ambiente; limitazioni per l elevato costo, il limitato range di insetti contro i quali agiscono e per la natura non subito percepibile dei vantaggi. Piante geneticamente modificate, ad esempio, attraverso l introduzione del gene Cry1Ab, proveniente da Bt, che codifica per la tossina proteica insetticida; in questo modo è la pianta stessa ad essere resistente agli insetti.

34 Il dibattito mondiale si è fatto acceso quando dalla produzione di farmaci, in ambiente confinato, si è passati alla coltivazione in campo di piante transgeniche, e successivamente alla produzione di cibo transgenico. Dal 1994 ad oggi è stata autorizzata la produzione di varietà vegetali geneticamente modificate, la cui coltivazione si è rapidamente estesa da 1,6 milioni di ettari nel 1996 a circa 120 di ettari nel 2010 Le coltivazioni principali: SOIA, MAIS, COTONE.

35 QUALI SONO LE MODIFICAZIONI GENETICHE CHE HANNO AVUTO PIU SUCCESSO? Quelle che rendono le piante capaci di: tollerare diversi tipi di erbicidi (SOIA round up ready) produrre tossine in grado di uccidere insetti parassiti e quindi di resistere ai loro attacchi (MAIS Bt).

36 Domande relative ai rischi: per l ambiente legati alla coltivazione in campo aperto di piante GM per la salute legati al consumo di cibo transgenico

37 Qual è l impatto delle coltivazioni GM sull ambiente? I geni per la tolleranza agli erbicidi rilasciati in campo aperto possono diffondersi originando piante superinfestanti? Quale è la probabilità di trasferimento dei geni per la resistenza agli antibiotici dalle piante GM agli organismi del suolo?

38 Il cibo proveniente da piante OGM è equivalente a quello tradizionale dal punto di vista alimentare? Quali sono i vantaggi del consumo di cibo transgenico per il consumatore? Le piante transgeniche resistenti agli erbicidi possono contenerne maggiori quantità rispetto alle piante nontransgeniche?

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42 Development of a model system to assess the impact of genetically modified corn and aubergine plants on arbuscular mycorrhizal fungi. A.Turrini, C. Sbrana, M. P. Nuti, B. Pietrangeli, M. Giovannetti. PLANT AND SOIL, 2004, in the press. The antifungal Dm-AMP1 protein from Dahlia merkii Lehm. Expressed in Solanum melongena L. is released in root exudates and differentially affects pathogenic fungi and mycorrhizal symbiosis. A. Turrini, C. Sbrana, L. Pitto, M. Ruffini Castiglione, L. Giorgetti, R. Briganti, T. Bracci, M. Evangelista, M. P. Nuti, M Giovannetti. NEW PHYTOLOGIST, 2004, in the press.

43 Piante di melanzana sono state trasformate con un gene di Dahlia merckii che produce la defensina Dm- AMP1, una proteina attiva contro funghi fitopatogeni. NEW PHYTOLOGIST, 2004, 163: DmAMP1 pianta pianta purificata controllo trasformata

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