Concetto di malattia

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1 Concetto di malattia LESIONE: alterazione improvvisa della struttura o della funzione causata da un fattore irritante discontinuo come ferite, composti tossici, ecc. MALATTIA: il prodotto di mutuo conflitto e costante influenza tra la pianta ed il patogeno, cioè interazione tra suscetto-patogeno-ambiente PSEUDOGUARIGIONE: la pianta può nel complesso superare la malattia con la sostituzione anatomica o funzionale delle parti colpite Tipi di malattia MALATTIA INFETTIVA : è trasmissibile da una pianta malata ad una pianta sana MALATTIA INFETTIVA LOCALIZZATA MALATTIA INFETTIVA SISTEMICA MALATTIA INFETTIVA ORGANOTROPICA: sviluppo sistemico dl patogeno ma con sintomi localizzati Da ciascun tipo di malattia si fa una ulteriore distinzione in: MARCIUMI : molli o asciutti MACULATURE : clorosi, antracnosi, necrosi MALATTIE LITICHE : con demolizione della parete cellulare MALATTIE TOSSICHE O NECROTICHE : effetti tossici che portano alla necrosi MALATTIE AUXONICHE O DISGENESICHE : che influenzano lo sviluppo MALATTIE TROFICHE : dovute a sottrazione di nutrienti Morfologia patologica SINTOMATOLOGIA Essendo la sintomatologia lo studio dei sintomi, intesi come manifestazioni macroscopiche interne o esterne di una malattia, la SINDROME o quadro clinico è l insieme dei sintomi di una malattia MODIFICAZIONI CROMATICHE : come clorosi e giallumi e rotture di colore. La clorosi può essere a mosaico, a variegature, striature, nervali o internervali, con macchie anulari. Essa è la scomparsa di clorofilla normalmente alternata ad aree di colore normale. A mosaico: piccole macchie regolari In forma di variegature: a macchie grandi irregolari Con striature: a macchie strette e allungate come nelle graminacee Rottura di colore: insieme delle macchie o striature dei petali Arrossamento: dovuto alla formazione di pigmenti antocianotici Argentatura: si presenta come scollatura di tessuti epidermici fogliari La melanosi: detta anche imbrunimento, con comparsa di pigmenti scuri NECROSI : formazione di macchie isolate e confluenti Macchie a bersaglio: a zonature concentriche Antracnosi: macchie infossate per collasso dei tessuti profondi 1

2 Bronzatura: macchie necrotiche classificate a seconda delle dimensioni in 1. Picchiettatura 2. Macchiettatura 3. Maculatura Marciumi: in cui la morte delle cellule può essere preceduta dal disfacimento delle pareti cellulari dando luogo appunto ai marciumi Molli: detti cancrena (marciumi acquosi) Secchi : con conseguente mummificazione ( asciutti e compatti) Carie : marciumi (asciutti e friabili ) profondi Scabbia: superficiali ( asciutti e friabili) Avvizzimento : associato a carenza o perdita d acqua con conseguente morte dei tessuti preceduta da appassimento Cancri: causati dalla crescita attorno ai tessuti lesionati o necrotizzati di spessi cuscinetti di tessuto cicatriziale a loro volta soggetti a processi necrotici e di cicatrizzazione secondaria. Tutte queste degenerazioni delle cellule può determinare l emissione in superficie di materiale di varia natura come: Flusso gommoso o mucoso : emissione di gomme e mucillagini Flusso lattiginoso Flusso resinoso Tuberosi : con produzione di sughero in condizioni patologiche sulla superficie di organi che in condizioni normali ne sono privi Rugginosità : nel caso di frutti Litiasi : isole di tessuto lignificato in tessuti di riserva SOLUZIONI DI CONTINUITA : Spaccature : lacerazioni profonde talvolta indicate impropriamente come cancri Esantema : lacerazione superficiale seguita da fuoriuscita di materiale dall interno Filloptosi : distacco anticipato delle foglie con conseguente contrazione della superficie assimilabile Antoptosi : distacco anticipato di fiori Carpoptosi : distacco anticipato dei frutti Vaiolatura : foracchiatura delle foglie dovute alla caduta anticipata dei tessuti necrosati smerlatura : sfrangiatura delle foglie MODIFICAZIONE DI FORMA E DIMENSIONE : arrotolamento : delle foglie dovuto a virus floematici arricciamento bollosità laciniatura : si presenta con frastagliature che presentano lacinie fenestratura : mancato sviluppo delle parti interne del tessuto fogliare intumescenze : escrescenze pustoliformi prodotte per proliferazione cellulare lenticellosi : lenticelle giganti e in sovranumero ( formazioni puntiformi sulla corteccia dei rami ) erinosi : produzione esagerata in numero e dimensione di peli enazioni : formazione di lembi di tessuto fogliare disposti in senso normale al piano della foglia tumori: masse cospicue di tessuto neoplastico prive di organizzazione interna e a crescita indefinita galle o tubercoli : causati da un aumento delle citochinine, a crescita definita -> causate da pseudomonas savastanoi, micocecidi, galle di nematodi, insetti. Quelle causate da insetti sono finalizzate ad ospitare i parassiti buterratura: escrescenze all interno della corteccia corrispondenti a fori o scanalature del legno nanismo o rachitismo : deficienze di sviluppo associate a internodi corti e rami a zigzag 2

3 gigantismo : causato da un aumento di giberelline. Si manifesta con alterazioni della simmetria e del portamento blastomania: sintomo di contemporanea attivazione di gemme dormienti con produzione di : scopazzi : affastellamento di rami fasciazioni : dovute ad un aumento di citochinine e si manifestano con rami saldati lateralmente in strutture nastriformi rizomania : esagerata emissione e ramificazione di radici virescenza : trasformazione di organi fiorali in tipo fogliare anatomia patologica IPOTROFIA : riduzione di dimensione delle cellule dovuta a sviluppo ridotto IPOPLASIA : riduzione del numero delle cellule che però presentano dimensioni normali, ciò può causare nanismo ipotrofico generato da carenza idrica o nanismo ipoplastico causato da carenza di azoto IPERTROFIA : dimensioni della pianta superiori alla media dovuto allo sviluppo esagerato delle singole cellule IPERPLASIA : si manifesta come una esagerata moltiplicazione cellulare. Il gigantismo ipertrofico è causato da un eccesso idrico ; mentre il gigantismo ipertrofico e iperplastico al contempo è causato da un eccesso di elementi minerali e in particolare da azoto IPERTROFIA LOCALIZZATA si manifesta con TILLE: estroflessioni parenchimatiche attorno ai vasi legnosi che ne provocano a volte l occlusione PSEUDOTILLE : che interessano il tessuto lacunoso Erinosi OMEOPLASIE : iperplasie omogenee che danno luogo a tessuti uguali a quelli di partenza (come enazione o omeoplasie crestiformi) ETEROPLASIE: (formazione di tessuti diversi da quelli di partenza), iperplasie eterogenee che possono essere Cataplasie : quando nel corso delle formazione del felloderma da ferita, di tumori batterici, di galle da nematodi, prendono origine cellule o tessuti con minor grado di organizzazione Prosoplasie : eteroplasie progressive Metaplasie : modificazioni delle cellule durante lo sviluppo indipendenti dalla loro dimensione o numero, cambiando di struttura e perdendo determinate funzioni ( si manifestano con la comparsa di sostanze coloranti nelle cellule, accumulo eccessivo di amido, comparsa di gomme, suberificazione o lignificazione, tutte alterazioni il cui confine con quelle metaboliche è spesso incerto ). VIROPLASMI : zone elettrodense, luogo di assemblaggio di diversi virus INCLUSIONI CRISTALLINE O PARACRISTALLINE: Inclusioni amorfe, dette anche corpi x : formazioni granulose spesso vicine al nucleo Inclusioni a girandola : detti pinweels che derivano da sezioni trasversali di inclusioni citoplasmatiche formate da un tubo centrale da cui si dipartono alette laterali Tubuli: contenenti particelle virali come in un bastoncello 3

4 Alterazioni fisiologiche e funzionali Sono reazioni della pianta sotto forma di guasti biochimici dovuti alla presenza di un patogeno. BILANCIO DEL CARBONIO Sottrazione a scopo nutrizionale ed energetico dei carboidrati da parte dei parassiti, interferenza nello svolgimento delle varie fasi dei processi di sintesi e di utilizzazione dei carboidrati da parte dei parassiti. Interferenza con la fase luminosa della fotosintesi come ostacoli al passaggio della luce e riduzione della superficie attiva o distruzione del sistema fotochimico ; interferenza con la fase non luminosa del processo ( ciclo di Calvin ). Le fumaggini riducono l energia luminosa disponibile ai cloroplasti. Altre malattie come necrosi e filloptosi provocano contrazione della superficie assimilante per arresto o rallentamento dello sviluppo. In condizioni patologiche l abituale destinazione e ripartizione degli assimilati tra radici, organi di riserva e meristemi viene alterata come nel caso in cui si verificano ostruzioni e alterazioni strutturali del floema che causerebbero inibizioni nel trasporto e conseguente accumulo di zuccheri solubili nelle foglie. A volte questo si manifesta con accartocciamenti all insù delle foglie dovuto all ostacolo dell esporto dalle stesse verso il floema ( virus floematici ). Il fenomeno delle isole verdi ( dovuto ad un aumento delle citochinine ) che si localizzano attorno a pustole di ruggine, servono a contrastare il precoce ingiallimento dei circostanti tessuti fogliari. CONSEGUENZE SULLA RESPIRAZIONE Normalmente la fotosintesi è accompagnata dalla fotorespirazione, la quale in condizioni patologiche diminuisce di pari passo con la diminuzione della fotosintesi. Al contrario la respirazione non legata alla fotosintesi (ciclo di utilizzazione dei carboidrati e di produzione di energia come glicolisi, ciclo di krebbs, fosforilazione ossidativa ) risulta attivata dai patogeni con aumenti respiratori che dipendono sia dai patogeni che da stress abiotici. A questo proposito si distinguono : Tessuti a risposta respiratoria energica da tessuti a risposta respiratoria debole. Entrambi caratterizzati da un aumento della respirazione in conseguenza all infezione patogena la quale facilita lo spostamento dei carboidrati necessario allo sviluppo dei patogeni. Ciò significa che il più consistente dispendio energetico si verifica non tanto direttamente dal patogeno, ma dalla pianta che cerca di contrastarlo producendo composti chimici ad azione antimicrobica e nuovi tessuti con azione riparatrice e di difesa. CRESCITA E DIFFERENZIAZIONE Ormoni diversi possono agire in modo sinergico o antagonistico ; inoltre ciascun ormone può influire sugli altri inibendone o accelerandone sintesi o demolizione. Giberelline e citochinine incrementano il livello auxinico, mentre l etilene lo inibisce. L auxina in eccesso stimola la produzione di etilene. Gli squilibri ormonali si manifestano in malattie DISGENESICHE (anomalie di crescita come gigantismo, nanismo, direttamente con squilibri o disfunzioni di sviluppo). 4

5 AUXINE Acido 3-indolacetico (AIA) sintetizzata a partire dal triptofano negli apici vegetativi e nei tessuti in crescita.e trasportata in modo polare in senso apice-base e verso le radici. Enzimi ossidativi la demoliscono nel composto inattivo 3metilenossindolo. Essa agisce sulla permeabilità della membrana, sulla trascrizione dell mrna, sulla sintesi proteica e stimola svariate attività enzimatiche. Stimola l estensione e la divisione cellulare, formazione di nuove radici, controlla il fenomeno della dominanza apicale nonché distacco di foglie e frutti. La variazione del contenuto auxinico è indotta da carenze ad es. di Boro e da ferite. L ipo auxinia è idotta da carenze idriche e da virosi L iper auxinia è indotta da malattie parassitarie non virali (come tumori batterici, tracheobatteriosi, tracheomicosi, ruggini, peronospore, mal bianchi, galle da nematodi ). L auxina è importante nella patogenesi di tumori batterici; la capacità di pseudomonas savastanoi di creare iperplasie è legata alla produzione di auxina, cosi come per l agrobacterium tumefaciens che trasforma le cellule normali in tumorali con la capacità di produrre autonomamente auxina. Nelle tracheobatteriosi (PSEUDOMONAS SOLANACEARUM) e nelle tracheomicosi (VERTICILLIUM, FUSARIUM OXISPORUM) si riscontra una accelerazione di sintesi o ridotta demolizione di auxina. CITOCHININE Derivate dalla base purinica ADENINA e prodotte nei tessuti meristematici primari in via di sviluppo, come apici radicali, e trasportata in direzione acropeta. Utili per la divisione cellulare, interazione con le auxine e per la differenziazione dei tessuti. Inibiscono la demolizione degli acidi nucleici e delle proteine ed hanno effetto di richiamo dei metaboliti a basso peso molecolare ed inoltre ritardano la senescenza dei tessuti. Nelle alterazioni caratterizzate da intensa attività metabolica si hanno aumenti delle citochinine come nel caso delle ISOLE VERDI nelle quali preserva i tessuti dalla demolizione della clorofilla. Fasciazioni, galle, tumori tipici delle malattie disgenesiche, sono correlati all aumento del loro livello. Si riscontra questo fenomeno anche negli organi ingrossati da PLASMODIOPHORA BRASSICAE. Nelle malattie parassitarie caratterizzate da prematura senescenza si riscontra una diminuzione delle citochinine, con conseguente riduzione di sviluppo e rapida degradazione cellulare. Sintomi da stress e in genere da clorosi possono essere alleviati con somministrazioni esogene di tali ormoni. Uno dei più conosciuti è la ZEATINA. GIBERELLINE Se ne conoscono più di 50 tipi, promuovono divisione e allungamento cellulare, accrescimento, rompono la dormienza e accelerano la germinazione dei semi ; possono far raggiungere dimensioni normali a piante geneticamente nane. Cospicui aumenti di giberelline si hanno in condizioni patologiche caratterizzate da gigantismo ; per contro il nanismo può essere causato sia da insufficiente produzione di giberelline che da inibitori di crescita come l ACIDO ABSCISSICO. ETILENE Fitormone gassoso prodotto durante la maturazione di molti frutti e nell invecchiamento di molti organi vegetali. Considerato in genere un ormone di senescenza come l acido abscissico ; determina epinastia, accorciamento degli internodi, filloptosi, emissione di radici avventizie. 5

6 ALTERAZIONI DEL BILANCIO IDRICO DELLA PIANTA Le variazioni della quantità d acqua assorbita e trasportata e le variazione della traspirazione dipendono dalle interferenze sulle resistenze che queste funzioni incontrano gia nel loro normale funzionamento. MARCIUMI RADICALI (da phitophtora, rizoctonia, fusarium ) compromettono le funzioni radicali di assorbimento e trasporto che però dovrebbero essere compensate dalla presenza delle radici residue. Purtroppo dopo che il marciume si sia generalizzato si può arrivare facilmente ad un appassimento irreversibile. In genere questo fenomeno è preceduto da nanismo, giallumi e ridotto assorbimento di minerali e di acqua. Tracheopatie portano all alterazione dello xilema quali occlusioni vasali dovuti alla presenza di miceli fungini, che fanno aumentare la resistenza al flusso xilematico anche per cause diverse come la dispersione nella linfa di materiali vischiosi (esopolisaccaridi). Fortunatamente attraverso le punteggiature la pianta crea passaggi alternativi al flusso xilematico (by passes). Il blocco delle vie xilematiche può essere causato anche da patogeni parenchimatici come PYTHIUM, PHYTOPHTOTA, BOTRYTIS, NECTRIA che determinano il collasso dei tessuti periferici creando strozzature di colleti, fusti, piccioli e peduncoli fino a raggiungere la parte centrale della pianta, provocando una interruzione totale del rifornimento idrico. La resistenza alla traspirazione può essere causata anche da un danneggiamento alla cuticola o da alterazione della chiusura degli stomi. E il caso della SPILOCAEA che degrada la cuticola a fini nutrizionali. Le perdite d acqua possono essere anche favorite da fitotossine che alterano la permeabilità di membrana con fuoriuscita d acqua negli spazi intercellulari. RUGGINI E OIDI inducono la chiusura degli stomi alla luce. VALUTAZIONE DELLA GRAVITA E DEI DANNI DELLA MALATTIA Per stabilire se effettivamente esiste un sufficiente margine di convenienza economica per un azienda per la coltivazione di una determinata specie agraria, per stabilire l entità di danni abiotici e biotici e l eventuale ammontare di risarcimenti. QUANTIFICAZIONE DELL INOCULO Si effettua tramite una conta diretta, alla lente o al microscopio, dei propagali o delle colonie da essi prodotti. Gli inoculi portati dal vento possono essere contati catturandoli con CAPTASPORE e poi contati successivamente al microscopio. QUANTIFICAZIONE DEI SINTOMI In base ai sintomi si può determinare la quantità della malattia 1. mediante semplice calcolo della percentuale di piante con sintomi (INCIDENZA) 2. integrando tale percentuale con i valori di gravità su ogni singola pianta. L incidenza della malattia è un valore che stima il grado di diffusione della malattia e della sua distribuzione geografica. 3. Nelle malattie sistemiche o a espressione generalizzata si procede contando piante sane e malate e assegnandole diversi gradi di gravità dei sintomi. 6

7 Cap. 3 CAUSE DI MALATTIA E LORO DIAGNOSI L infettività è inerente alla capacità del patogeno di riprodursi e stabilire rapporti simbiotici col suscetto. MALATTIE INFETTIVE vere e proprie sono quelle parassitarie i cui agenti patogeni sono virus, batteri, fitoplasmi e funghi e raramente anche protozoi, alghe, fanerogame, nematodi, artropodi fitomizi. MALATTIE NON INFETTIVE : causate da organismi responsabili di allelopatie e da agenti abiotici come quelli atmosferici come vento, grandine, neve, fulmini, l anormale illuminazione, stress termici, idrici, carenze ed eccessi minerali, inquinanti, ferite. EZIOLOGIA studio delle cause delle malattie DIAGNOSI come identificazione della malattia utile per la scelta di adeguate misure di lotta ACCERTAMENTI DIAGNOSTICI 1.identificazione del suscetto e studio delle resistenze genetiche da esso possedute 2.localizzazione della malattia sulla pianta e la sua incidenza 3.tener conto dell ambiente di coltivazione come il suolo e dell incidenza della malattia in relazione a cambiamenti climatici 4.tracciare un quadro delle operazioni agronomiche adottate come rotazioni, semina e trapianto, dosi di concimazione e irrigazione 5.descrizione dei sintomi e dei segni sulla pianta sia esterni che interni 6.raccolta di campioni per verifiche al microscopio ACCERTAMENTI DIAGNOSTICI TRAMITE MARCATORI BIOCHIMICI SIERODIAGNOSI Reazione tra parti o prodotti dell ospite e i relativi anticorpi ; metodo poco costoso e richiedente poco spazio. Ha però lo svantaggio della difficoltà di produrre antisieri di buona qualità e una sensibilità minore a quella di altri metodi come quello biologico o molecolare. Gli anticorpi (DETTI ANCHE IMMUNOGLOBULINE) vengono prodotti contro particolari zone della superficie del patogeno, detti EPITOPI,(che fungono da ANTIGENE) o DETERMINANTI ANTIGENICI che possono essere anche centinaia su un virus, fungo o batterio. Gli ANTIGENI (generatori di anticorpi) sono molecole o virus o microrganismi che provocano la formazione di anticorpi. Ottimi antigeni sono le proteine ; un epitopo può essere costituito anche da 5 aminoacidi che fungono da antigeni, ma anche da acidi nucleici o polisaccaridi che possono far produrre anticorpi ma in modo meno specifico. La specificità è una qualità molto importante negli anticorpi, essi infatti reagiscono soltanto con gli epitopi che ne hanno provocato la formazione. ANTIGENE OMOLOGO rispetto ad un antisiero (farmaco costituito da immunoglobuline) è detto l antigene che ha provocato la formazione dell antisiero stesso e che possiede epitopi che reagiscono tutti bene con gli anticorpi di quell antisiero. ANTIGENE ETEROLOGO è detto l antigene che ne contiene solo una parte o solo di simili. Si riconoscono allo stesso modo anche ANTISIERI OMOLOGHI e ANTISIERI ETEROLOGHI ad es. l antisiero ottenuto contro il TMV (virus del mosaico del tabacco ) è eterologo rispetto al ToMV (virus del mosaico del pomodoro) perché solo una parte dei suoi anticorpi si legherà ad esso e misurando la quantità di anticorpi che si legano ad entrambi gli antigeni si otterrà la misura dei due ANTIGENI SIEROLOGICAMENTE CORRELATI. 7

8 Il legame ANTICORPO-ANTIGENE è complesso e di natura chimico-fisica di tipo reversibile ed ha come conseguenza la neutralizzazione del patogeno nel corpo dell animale. I linfociti sono cellule che producono anticorpi e una volta attivate conservano anche nella discendenza la capacità di produrre grandi quantità di anticorpi rendendo il corpo immune ad una successiva infezione ( infatti l IMMUNOLOGIA tratta questi fenomeni ) L IMMUNOCHIMICA o semplicemente la SIEROLOGIA tratta l impiego in vitro degli anticorpi anche per scopi diagnostici. Le IMMUNOGLOBULINE di classe G (IgG) sono costituite da due catene polipeptidiche corte e due lunghe, quattro catene legate fra loro da ponti cisteinici a formare una Y. Nell IMMUNOMICROSCOPIA elettronica si evidenziano virus e micoplasmi ; le tecniche più usate sono ISEM per i virus e IME per i fitoplasmi Comunque il metodo più usato rimane il DAS-ELISA (double antibody sandwich-enzyme linked immunosorbent assay) che consiste nei seguenti passaggi: 1. nei pozzetti di una piastra di plastica si fanno aderire gli anticorpi 2. si effettua il lavaggio 3. si immettono gli estratti da esaminare 4. si effettua un secondo lavaggio 5. i pozzetti vengono riempiti con fosfatasi alcalina 6. dopo incubazione e lavaggio si riempiono i pozzetti con NITRO-FENIL-FOSFATO che cambia colore se sono presenti gli antigeni. POSTULATI DI KOCH Dopo aver affrontato gravi epidemia di CARBONCHIO egli sviluppò le varie fasi delle sue diagnosi che divennero criterio guida nello studio delle cause delle malattie infettive in genere prendendo il nome appunto di POSTULATI DI KOCH : l agente sospetto deve essere costantemente associato alla malattia deve essere isolato e coltivato in purezza inoculato nell ospite sano deve riprodurre la malattia lo stesso agente deve essere isolato dall ospite sperimentalmente infetto 8

9 Cap.4 IL PARASSITISMO Ha come presupposto la compresenza nell ambiente di moltitudini di organismi che provoca ed instaura una grande varietà di interazioni biologiche intra e interspecifiche generate da : -relazioni ecologiche nel caso in cui non ci sia contatto fisico tra i bionti coinvolti -relazioni di tipo simbiotico nel caso in cui il contatto si verifichi. RELAZIONI ECOLOGICHE SINERGICHE Producono vantaggi per entrambi o almeno per uno dei due bionti. Si attuano attraverso emissione di composti chimici o modificazioni dell ambiente. L effetto favorevole può consistere nel creare condizioni favorevoli all altro bionte come la disponibilità di umidità, di nutrienti o di riparo oppure con la trasformazione di alcuni substrati che possono successivamente essere utilizzati dall altro ( METABIOSI). RELAZIONI ECOLOGICHE ANTAGONISTICHE Comprendono forme di competizione per lo spazio o per i nutrienti e altri fenomeni come ALLELOPATIE e ANTIBIOSI. Nella competizione si hanno reciproche limitazioni di sviluppo per eccessivi addensamenti e dall azione dannosa di piante infestanti sulle colture agrarie. Gli effetti allelopatici si hanno da parte di una specie per la produzione di sostanze tossiche, allelopatie sono anche dovute a sostanze prodotte a distanza da microrganismi nel terreno al punto da considerarli esopatogeni. Terreni repressivi sono portatori di fattori di equilibrio in cui non vi sono apportate grosse modifiche con pratiche agronomiche dove i patogeni non sopravvivono o subiscono modifiche del loro POTENZIALE DI INOCULO per effetto di forti pressioni antagonistiche. Si usano questi terreni contro il FUSARIUM, agenti di malattia vascolare. Il vuoto biologico porta alla rapida diffusione di patogeni, purtroppo anche i trattamenti antiparassitari riducono la microflora utile al FILLOPLANO. RELAZIONI SIMBIOTICHE Convivenza di due o più organismi in stretto contatto di cui possono beneficiare entrambi o uno solo di essi. SIMBIOSI MUTUALISTICHE ad es. tra piante e batteri come nelle leguminose ( RIZOBIUM) e tra pianta e funghi micorizzici. SIMBIOSI PARASSITARIE e COMMENSALISTICHE uno dei due non trae beneficio dalla presenza dell altro. I commensali ricavano dalle piante un supporto di nutrimento e riparo senza con ciò danneggiarle. I parassiti risiedono nella superficie delle piante (EPIFITI) o al loro interno (endofiti) e sono patogeni in grado di causare malattia. Naturalmente potrebbe essere considerato patogeno anche un fattore abiotico. La patogenicità di un parassita si misura con la VIRULENZA, mentre la suscettibilità con la RESISTENZA. Ci sono casi in cui il patogeno si può comportare da simbionte o viceversa; c è stato il caso di incrementi di produzione da parte di colture apparentemente sane dopo l uso di fungicidi grazie all eliminazione di organismi apparentemente innocui e commensali. RAPPORTI TROFICI NEL PARASSITISMO Tranne qualche eccezione i parassiti sono eterotrofi e si distinguono dai saprofiti per la loro capacità di introdursi nei tessuti vivi ( si nutre di specie di organismi morti o di sostanze organiche in decomposizione ). PARASSITI FACOLTATIVI sono capaci di essere all occasione saprofiti o di crescere in mezzi di laboratorio. PARASSITI OBBIGATI vivono solo come parassiti, tra questi 9

10 troviamo virus e funghi come CHYTRIDIOMYCETES, PLASMODIOPHOROMYCETES, PERONOSPORANACEAE, ALBUGINACEAE, ERYSIPHACEAE e UREDINALES. PARASSITI ECOLOGICAMENTE OBBLIGATI definisce l incapacità in natura di svilupparsi su substrati non vivi in presenza di competitori meno specializzati, tra questi troviamo USTILAGINALES facilmente coltivabile in laboratorio. BIOTROFI dipendono dall attività metabolica cellulare. NECROTROFI traggono nutrimento da cellule preventivamente uccise ( PHITOPHTORA INFESTANS, VENTURIA) sono caratterizzati nel loro ciclo da fasi di necrotrofismo e biotrofismo. SPECIALIZZAZIONE PARASSITARIA *SPECIALIZZAZIONE D ORGANO -parti epigee : sono colpite da erysiphaceae, uredinales, botritis ( parassita obbligato) -parti ipogee : sono colpite da olpidium, rosellinia -fiori: sono colpiti da claviceps purpurea -membri legnosi: da nectria frutti: da penicillium tuberi: da spongospora floema : è colpito da fitoplasmi epidermide : colpita da erysiphaceae il legno o xilema :da basidiomiceti lignicoli; su scopazzi sono in grado di insediarsi sphaerotheca tracheobatteriosi: pseudomonas solanacearum tracheomicosi: verticillium, fusarium oxisporium, ingrossamenti di organi: plasmodiophora brassicae parassita obbligato marciumi radicali: phitophtora, rizoctonia, fusarium patogeni parenchimatici: pythium, phitophtora, che alternano fase di necrotrofismo e biotrofismo, botrytis, nectria ( bloccano le vie xilematiche ) danneggiamento della cuticola : spilocaea chiusura degli stomi alla luce : ruggini (basidiomiceti); oidi (ascomiceti) *SPECIALIZZAZIONE D OSPITE E importante conoscerla perché influenza la scelta della specie da coltivare. Tranne alcune eccezioni (come nel caso di ERWINIA e PSEUDOMONAS, ascessi, setticemie, fitoplasmi e virus a trasmissione persistente) la specializzazione di questo tipo si manifesta con l incapacità del patogeno di attaccare esseri animali. I polifagi sono in grado di attaccare molte piante appartenenti a specie diverse e tra questi troviamo virus, batteri, funghi e nematodi: Phytophtora infestans su patata, pomodoro, e poche altre solanacee Ophiostoma ulmi su ulmacee Thaphrina deformans su pesco Venturia inequalis su melo Plasmopara viticola su vitacee Didymella bryoniae su cucurbitacee. La definizione di specializzazione non tiene conto però della variabilità interna al rango in base alla quale i parassiti polifagi differenziano popolazioni che attaccano gruppi, singole specie o addirittura singole cultivar e non altre appartenenti alla stessa specie. 10

11 *VARIABILITà GENETICA proprietà generale degli esseri viventi che si esprime in progenie VARIANTI aventi cioè caratteri diversi dai loro genitori. Nei funghi si ha variabilità per ibridazione, eterocariosi, parasessualità e mutazione Nei batteri per coniugazione, trasformazione, trasduzione e mutazione. Nei virus tramite ibridazione e mutazione. I biotipi sono popolazioni di individui geneticamente identici, o quasi, che prendono origine da organismi varianti. Una delle caratteristiche che distingue i biotipi è il comportamento parassitario nei loro confronti e viceversa ( patogenicità, aggressività e virulenza ), la capacità individuale di sopravvivere e moltiplicarsi ( fitness) e in base alla sensibilità verso antiparassitari. Biotipi distinti da caratteri comuni sono indicati in ordine: ceppo, patotipo, razza fisiologica a seconda delle diverse esigenze. *RAZZE E FORME SPECIALI DEI PARASSITI Razza fisiologica o semplicemente razza indica un taxon di parassiti, soprattutto funghi, catalogati in base alla loro capacità di superare geni di resistenza. Patotipo detto anche sottorazza, è l insieme dei biotipi distinti da caratteri di virulenza ma non codificabili in razza. Ceppo indica varianti patogenetici di virus immunologicamente affini. Varietas indicano molte specie di funghi distinte per caratteri morfologici. Formae speciales sono funghi distinti in base alla patogenicità, è importante perché consente di classificare insieme di biotipi in base alla loro capacità di attaccare singole specie o gruppi affini di piante. Troviamo questa classificazione in varie specie di funghi come Puccinia graminis, Fusaryum oxisporum, Erysiphe graminis. *RAZZE FISIOLOGICHE ospiti differenziali sono rappresentati da un gruppo di varietà o specie affini di ospiti con diversi genotipi, che hanno diverse reazioni se attaccate da queste razze che vengono così classificate in base a queste reazioni.tali reazioni possono essere distinte in RESISTENTE (-) SUSCETTIBILE (+) Se sono presenti 2 valori di risposta per n varietà di ospiti e la reazione all infezione è regolata da un solo allele, allora si possono individuare 2 n varietà del parassita. Si nota inoltre che la avirulenza (A) è dominante sulla virulenza (a) nella maggior parte dei casi. Quando la resistenza della pianta è data da un singolo allele dominante, ogni varietà differenziale distingue il patogeno in : virulente (aa); non virulente (Aa) e (AA) se invece il differenziale contiene più di un gene di resistenza le razze incapaci di dare infezioni (risposta r) possono essere rappresentate da una miscela di razze geneticamente diverse e tra loro non differenziabili. Se l ospite differenziale contiene più di un gene di resistenza, le razze incapaci di dare infezioni (R) possono rappresentare una miscela di razze geneticamente diverse fra loro: genotipo del differenziale genotipo delle razze R1 R1 R2 R2 A1 A1 A2 A2 R,a1 a1 A2 A2 R A1 A1 a2 a2 R,a1 a1 a2 a2 R 11

12 CAP 5 L INOCULO L inoculo è l insieme di propaguli (elementi infettivi) di un patogeno e ogni patogeno ne produce più tipi più o meno differenziati. Nei virus si producono particelle virali Nei batteri si producono cellule batteriche Nei funghi si producono strutture diverse come miceli, conidi e spore. L inoculo ad ogni modo viene prodotto sugli organi parassitizzati a volte anche se privi di vita. DENSITA E POTENZIALE DI INOCULO In genere la diffusione degli organismi fitopatogeni avviene a caso, e gli inoculi hanno basse probabilità di entrare a contatto con l ospite adatto e elevate probabilità di essere eliminati dalle radiazioni solari, dalla siccità e dagli antagonisti. Per questo se ne producono ingenti quantità ; alcuni agenti patogeni arrivano a produrne fino a 6000 conidi al giorno e per diversi giorni ; la peronospora della cipolla può arrivare a produrne fino a conidi per cm 2 di superficie fogliare. La densità di inoculo definisce la quantità di propaguli per unità di volume nell aria, nell acqua o nel terreno. Il potenziale di inoculo misura la potenziale capacità dell inoculo di produrre la malattia e dipende sia dalla concentrazione che dall energia intrinseca del propagulo e dal grado di suscettibilità della pianta. LIBERAZIONE DELL INOCULO Cioè il distacco dei propaguli dagli apparati di supporto, la loro immissione nell ambiente che avviene in modo passivo, oppure attivato dallo stesso patogeno. Le spore mobili degli OOMICETI fuoriescono e si allontanano dagli sporangi. Negli ASCOMICETI si produce negli aschi una pressione idrostatica che determina l apertura e l espulsione delle spore all esterno dell ascocarpo, in particolare negli aschi BITUNICATI si ha un espulsione violenta delle ascospore ; per tale motivo si ha l allineamento del corpo dei periteci e dei cleistoteci e la rottura del cleistotecio. In molti BASIDIOMICETI il distacco della basidiospora avviene col meccanismo illustrato a pag.73 del manuale di patologia vegetale (Matta). Nel meccanismo passivo di distacco degli inoculi si hanno elementi strutturali disgiuntori tra cellula e cellula, come una semplice lamella che si rompe con l acqua favorendo la separazione dei conidi catenulati. Inoculi invischiati in materiali mucillaginosi sono liberati dall acqua che favorisce l espulsione dai corpi fruttiferi con il rigonfiamento della loro massa, sciogliendo le mucillagini che altrimenti li manterrebbero agglutinati ( CASO QUESTO DELLE GLOIOSPORE). XEROSPORE sono spore e conidi liberati dal vento TRASPORTO DEGLI INOCULI A DISTANZA Tranne nel caso degli organismi capaci di movimento proprio come NEMATODI E ZOOSPORE, la diffusione degli inoculi è quasi sempre affidata al vento, acqua e animali. Il ruscellamento dell acqua piovana o di irrigazione favoriscono il trasporto soprattutto di patogeni terricoli idrofili come PYTHIUM E PHYTOPHTORA, o dotate di strutture galleggianti come SCLEROZI. In genere gli inoculi gloiosporici hanno raggi d azione ridotti soprattutto per la loro scarsa sopravvivenza all asciutto. Gli inoculi che si propagano via vento sono di dimensione molto piccola e viaggiano per lunghe distanze. Le XEROSPORE i staccano dai loro supporti, trasportate per lunghe distanze dal vento, viaggiano fino a m di altitudine ; le distanze percorse dipendono 12

13 da umidità, velocità del vento, forma, dimensione e ornamentazione delle pareti, mentre la loro sopravvivenza dipende dalla loro capacità di sopravvivere alle radiazioni solare e al secco. UREDINOCONIDI delle ruggini sono particolarmente resistenti e in grado di percorrere chilometri alla velocità di 12 millimetri al secondo. Si ritiene che la comparsa in Brasile della ruggine del caffè nel 1970 sia dovuta a uredinoconidi provenienti dall angola. La successiva discesa a terra delle xerospore avviene tramite moti d aria convettivi o tramite gocce d acqua che oltretutto facilitano l atterraggio sulle piante, mentre i propaguli trasportati solo dal vento hanno meno probabilità di depositarsi con successo sulle superfici lisce ; è proprio per questo che la maggior parte dei patogeni dispersi dall aria hanno conidi grandi come ALTERNARIA, PERONOSPORACEAE, UREDINALES, ERYSIPHACEAE. Molto comune è anche il trasporto mediato da animali che si imbrattano o ingeriscono gli stessi patogeni in grado di resistere alle sostanze presenti nel tratto intestinale. In generale funghi zoosporigeni, nematodi, acari e insetti possono ugualmente essere vettori di virus. SOPRAVVIVENZA DELL INOCULO I parassiti facoltativi sono in grado di moltiplicare l inoculo conducendo vita saprofitaria mentre quelli obbligati no, tranne i casi in cui sopravvivono in condizione di criptobiosi sviluppando speciali strutture di resistenza. Molti funghi oltre a una fase parassitaria presentano anche una fase saprofitaria localizzata su residui caduti a terra di piante con un lento processo di maturazione invernale degli organi sessuali come ASCOCARPI e OOSPORE. Inoltre parti di piante caduti a terra offrono ai patogeni riparo dal freddo o dal calore eccessivo. A seconda della capacità di sopravvivere in assenza di piante ospiti, i funghi fitopatogeni terricoli sono stati distinti in abitatori o invasori del suolo. Virus e batteri non producono organi di resistenza perciò distinguiamo : DISINFESTAZIONE DEL TERRENO che ritardano la decomposizione dei residui vegetali senza eliminare cosi i patogeni in essi presenti, prolungandone la loro sopravvivenza; PRATICHE AGRONOMICHE come le rotazioni colturali e le lettamazioni che sfruttano di contro lo sradicamento di organismi antagonisti. Organi di resistenza particolarmente efficaci sono OOSPORE di origine sessuale TELEUTOCONIDI SCLEROZI MICROSCLEROZI IFE E PARETI ISPESSITE Questi fattori di resistenza resistono bene sia a fattori abiotici che botici con accentuata scalarità di germinazione in modo da salvaguardarle dall estinzione che si verificherebbe col sopraggiungere di condizioni avverse con germinazione contemporanea generalizzata. Patogeni che non dispongono di tali strutture non sono adatti alla vita saprofitaria ma dipendono strettamente dalla presenza di piante ospiti o di parti di esse: SCLEROZI DI FUNGHI E SEMI DI FANEROGAME sono ospitati da semi in campo o di magazzino con semplice miscelazione della loro massa. SPORE, VIRUS DEL MOSAICO DEL POMODORO, BATTERI aderiscono alla loro superficie infettando persino le cotiledoni o in pochi casi anche l embrione stesso del seme, talee, bulbi, rizomi, tuberi. A volte la vitalità del patogeno può tenersi più a lungo di quella dello stesso seme, o perdersi con facilità a seconda del tipo di inoculo. IL CARBONE VOLANTE DELL ORZO (ustilago nuda) può sopravvivere anche 9 anni nelle cariossidi come anche alcuni virus, di contro può essere utilizzato l invecchiamento del seme come lotta di alcuni patogeni a vita breve come nel caso di PSEUDOMONAS SYRINGAE nei semi di fagiolo. Esistono anche infezioni latenti in portatori mascherati in cui un patogeno rimane permanentemente associato alla pianta che costituisce una continua sorgente di inoculo ; inoltre anche patogeni a infezione locale possono 13

14 sopravvivere in piante perenni in tessuti profondi o in cancretti superficiali sui rametti (VENTURIA PYRINA). FITOPLASMI E VIRUS a trasmissione propagativa possono sopravvivere nel vettore. TRASMISSIONE DELLE MALATTIE I principali vettori delle malattie nelle piante sono insetti, acari, nematodi, fitomizi, dai quali dipende la trasmissione di fitoplasmosi, virosi ecc. possono fungere da vettori anche animali con apparato masticatore che introducono l inoculo attraverso mine fogliari, gallerie o semplici ferite. Ad ogni modo non è sempre necessaria la presenza di un vettore per la trasmissione della malattia come nel caso di molte batteriosi ( ERWINIA, COLLETOTRICUM ) e micosi ( MONILIA E USTILAGO ) capaci di trasmissione autonoma ma aggravate dall intervento degli insetti. La trasmissione di virosi e micosi può avvenire anche attraverso il terreno però in questo caso spesso l inoculo è immobile e non beneficia di vettori ; l infezione si propaga spostando la pianta con trapianti e con lo spostamento delle parti ipogee. Inoltre la malattia si può trasmettere per contatto o innesto radicale. Persino piccole ferite provocate dallo sviluppo della stessa pianta, come nel caso delle emissioni delle radici, da animali o dall uomo attraverso pratiche colturali. Anche lo stesso polline è considerato uno dei tanti vettori di virus e viroidi. I semi fungono ugualmente da veicolo per la trasmissione delle più disparate malattie. In ultima analisi troviamo anche talee, bulbi, rizomi, tuberi e marze. MARZA: porzione di ramo impiantata su un altra pianta RIZOMA: fusto orizzontale simile ad una radice BULBO: grossa gemma sotterranea formata da un breve fusto circondato da foglie a forma di squame. 14

15 MECCANISMI DI ATTACCO DEI PARASSITI L INFEZIONE Processo mediante il quale un organismo o un virus stabilisce un rapporto trofico con cellule o tessuti dell ospite. Il fenomeno si distingue in: PENETRAZIONE: attiva o passiva che avviene superando le barriere esterne dell ospite COLONIZZAZIONE: in cui si superano barriere interne e si stabilisce un rapporto trofico. L infezione richiede : 1. strutture infettive nei funghi 2. tossine ed enzimi nei batteri 3. proteine di trasporto nei virus MECCANISMI DI PENETRAZIONE La penetrazione può avvenire attraverso: 1. aperture naturali come stomi, idatodi, stimmi, lenticelle aperte, i funghi attraversano queste aperture in modo attivo, mentre i batteri riescono a penetrare per risucchio d acqua quindi in modo passivo. Attraverso gli stomi i funghi attuano l introduzione di un tubulo germinativo nello stoma, caso di Phytophtora, a volte preceduta dalla formazione dell appressorio, tipico caso dell agente Puccinia,sempre presso lo stoma, e si perfeziona con rigonfiamenti ifali ( vescicole ) sottosomatiche che fungono da base alla colonizzazione. Perché l infezione sia però efficace si pensa a movimenti chemiotropici delle spore o dei tubuli germinativi verso gli stomi. Nel caso di uredospore si è scoperto che l orientamento verso gli stomi sia tigmotropico. 2. perforazione delle strutture protettive superficiali, operate da funghi e fanerogame parassite. Argomento più complesso per la presenza di strutture specializzate: si forma dapprima un appressorio che aderisce fortemente alla superficie mediante collanti mucillaginosi ; successivamente avviene la melanizzazione dell appressorio ; perforazione attraverso un ifa finissima detto stiletto di penetrazione che esercita una pressione fino a 7 atm su un area molto piccola. Si è osservata la presenza di cutinasi a livello dei pori di penetrazione facendo ipotizzare che la penetrazione avvenga oltre che meccanicamente anche con l aiuto di enzimi. 3. ferire provocate da vettori o da cause accidentali come eccessi o difetti idrici, lavorazioni, animali; di queste ferite approfittano funghi, batteri, fitoplasmi e virus. MECCANISMI DI COLONIZZAZIONE Ha come obiettivo principale il soddisfacimento delle esigenze alimentari del parassita e si opera principalmente attraverso la sottrazione di nutrienti alla pianta. COLONIZZAZIONE BIOTROFICA Caratterizzata da una elevata compatibilità ospite-parassita senza uccidere la cellula dell ospite almeno fino all esaurimento dell azione parassitaria. Il parassita biotrofo penetra attraverso le pareti cellulari senza lesionare il plasmalemma ma adattandosi intorno a questo costituendo una interfaccia dove passano i nutrienti e altre sostanze regolatrici dell ospite, garantendo il massimo sfruttamento energetico dell ospite. La malattia sarà quindi caratterizzata da squilibri ormonali mentre la comparsa di necrosi viene posticipata al momento della moltiplicazione del patogeno. Notiamo che principalmente i virus provocano una colonizzazione cellulare, i fitoplasmi si localizzano nel floema, i batteri esigenti nello xilema, gli altri batteri si localizzano biotroficamnte nell area intercellulare, i funghi sono caratterizzati da grande variabilità in questo senso e possiamo schematizzarlo in questo modo: 15

16 sviluppo del micelio esterno e invio degli austori solo verso cellule epidermiche ; caso delle erysiphaceae sviluppo del micelio sulla cuticola subito sotto la cuticola o all interno delle cellule dell epidermide ; caso di Venturia, Spilocaea, sviluppo intercellulare con invio di austori nelle cellule (uredinales e peronosporaceae ), o senza l invio di austori ( taphrina) sviluppo intracellulare austorico, come nel caso dei miceli basidiosporici di plasmodiophora e olpidium. L austorio è proprio delle peronosporaceae, erisiphales, uredinales; si forma a partire da un ifa di penetrazione per estroflessione della medesima nel lume cellulare dopo la perforazione della parete. Si tratta di un corpo più o meno lobato, munito di parete, con una membrana extraaustoriale e una matrice-extra-austoriale. Questo tipo di colonizzazione è anche caratterizzato da un aumento dell attività cellulare dell ospite nei punti di contatto col patogeno con la caratteristica comparsa delle isole verdi a discapito delle cellule adiacenti al tessuto colpito. COLONIZZAZIONE NECROTROFICA Mentre nel biotrofismo la necrosi cellulare è un fenomeno terminale che compare presumibilmente con l esaurimento nutrizionale dei tessuti colpiti e accumulo dei metaboliti tossici del parassita, nel necrotrofismo la necrosi precede o accompagna la colonizzazione. L uccisione delle cellule si verifica in seguito all invasione dell apoplasto ( l insieme delle pareti cellulari e spazi intercellulari tutti esterni al plasmelemma) o del simplasto (insieme dei protoplasmi collegati dai plasmodesmi). Meccanismo di attacco dell apoplasto Può verificarsi per azione chimica o fisica ; i batteri attaccano le pareti per lo più con azione chimica, mentre i funghi, tramite la costruzione delle ife, esercitano un azione meccanica su superfici di diametro minimo consentendo loro di penetrare anche le fibrille cellulosiche anche con azione chimica grazie a enzimi degradanti la parete cellulare (EDPC). La maggior parte dei patogeni di attacco apoplastico si sviluppa negli spazi intercellulari a carico della lamella mediana ma trovano ostacolante la parete secondaria soprattutto quando impregnate di lignina o suberina. Gli EDPC sono secreti in modo sequenziale : prima per le pectine e poi per le emicellulose ed infine per le cellulose. Hanno funzione nutrizionale per il parassita, funzione meccanica ai fini dell avanzamento nell ospite, funzione tossica per gli effetti necrotici sul simplasto, funzione macerante per la disgregazione dei tessuti ; inoltre sono responsabili della produzione di molecole con funzione di messaggeri intercellulari. La macerazione dei tessuti, sintomatologicamente espressa sotto forma di marciumi molli o asciutti, è la conseguenza più rilevante dell attacco di funghi e batteri dotati di forte attività pectolitica. Praticamente sono in grado di separare le cellule per digestione del cemento intercellulare con conseguente morte delle stesse. Gli agenti eziologici della carie bianca del legno, come i basidiomiceti, sono inoltre in grado di produrre enzimi in grado di demolire la lignina Meccanismi di attacco del simplasto Con la produzione di tossine e fitotossine, alcuni patogeni sono in grado di uccidere la cellula prima di penetrare, quindi senza interventi di meccanismi litici. Queste tossine hanno un peso molecolare talmente basso da potersi muovere tranquillamente attraverso l apoplasto. Chimicamente non è stato possibile definire queste tossine a causa della loro varietà e dagli effetti prodotti, è opinione comune comunque che non siano di origine enzimatica. Oltre ad una azione necrogena, queste sostanze danneggiano le membrane cellulari determinando rilascio di nutrienti e acqua negli spazi intercellulari e un cambiamento del ph favorendo così la crescita di patogeni intracellulari. Isolate e saggiate in purezza, queste tossine danno sintomi macroscopici molto 16

17 evidenti quali clorosi, anomalie di crescita, necrosi e avvizzimenti oltre che alterazioni ultrastrutturali quali ispessimenti delle pareti, plasmolisi, danni al plasmalemma. Purtroppo a volte accade che lo stesso patogeno sia in grado di produrre due tossine con sintomi completamente diversi ostacolando una precisa diagnosi della malattia. Esistono in proposito due tipi di tossine: selettive e non selettive. Le tossine non selettive, come la maggior parte delle tossine elencate fino ad ora, svolgono un azione aggressiva parziale, cosa che non risulta a quanto pare importante per il successo dell infezione. Le tossine selettive invece condizionano il processo patogenetico e sono fattori indiscussi di specificità parassitaria. Paradossalmente si è riscontrato che tossine altamente selettive sono prodotte da organismi con una elevata adattabilità saprofitaria. SINERGISMO TRA MECCANISMI DI AGGRESSIONE DIVERSI In definitiva i meccanismi di aggressione dispiegati dai parassiti durante una colonizzazione si possono classificare in: Nutrizionali Litici Tossici Di conseguenza le malattie che ne derivano si definiranno rispettivamente nutrizionali, litiche e tossiche. È da considerare nella norma il manifestarsi di sinergia e contemporaneo utilizzo dai parassiti di più meccanismi di aggressione. 17

18 CAP.7 MECCANISMI DI RESISTENZA Le piante hanno tre modi di difendersi dalle malattie parassitarie 1. evitandole: ad es. portando a maturazione i frutti prima dell esplosione epidemica. 2. tollerandole: la tolleranza è da intendersi come la capacità di sopportare la malattia, valutabile in base alla stessa produzione, o come capacità di sopportare il patogeno senza manifestazioni patologiche. Abbiamo a questo proposito TOLLERANZA DELLA MALATTIA con meccanismi di compensazione da parte delle parti non colpite dalla malattia, e TOLLERANZA DEL PARASSITA quando la presenza del parassita non determina malattia. 3. contrastandole: la resistenza vera e propria si manifesta con la capacità di contrastare il parassita. Anche in questo caso ci troviamo di fronte a RESISTENZA GENERALE che tutte le piante esercitano verso saprofiti e patogeni eterologhi, RESISTENZA SPECIFICA O VARIETALE esercitata contro patogeni omologhi (specifici), come lo spessore della cuticola, secrezione di composti antimicrobici. I meccanismi di resistenza si distinguono in passivi preinfezionali e precostitutivi, e attivi postinfezionali e indotti. Una ulteriore distinzione viene fatta: attivi morfologici chimici meccanismi di resistenza passivi morfologici chimici MECCANISMI DI RESISTENZA PASSIVI Morfologici: Contrasto dell adesione e dello sviluppo organotropia sfavorevole al crearsi di umidità elevata cuticole e pelosità idrorepellenti microscanalature cunicolari che disturbano l orientamento verso gli stomi e la penetrazione dei tubuli germinativi Contrasto della penetrazione e successivi processi di colonizzazione presenza di sughero spessore e lignificazione delle pareti cellulari lenticelle piccole o poco numerose stomi non differenziati scarsa pervietà degli organi fiorali e dei frutti 18

19 Chimici passivi : assenza sulle superfici di composti che attraggono i patogeni assenza di composti formativi assenza di principi nutrizionali indispensabili per la crescita e sviluppo dei patogeni condizioni inadatte di ph concentrazioni di zucchero troppo elevate presenza di composti in grado di neutralizzare enzimi e tossine dei patogeni presenza di composti ad azione antimicrobica indiretta (proibitine) presenza nelle pareti di composti in grado di catturare i patogeni (lectine) In virtù di queste difese le piante possono acquisire proprietà refrattarie verso i patogeni e molti organismi estranei MECCANISMI DI DIFESA ATTIVI Comportano reazioni metaboliche molto complesse a carico di cellule, tessuti e a volte anche dell intera pianta. Morfologici risposte di difesa cellulare ( citoplasmatico ), come ispessimenti di parete direttamente sollecitata con depositi di calloso beta1,3-glucano, oppure apposizione di strati attorno all ifa infettiva avanzante con formazione di forme coniche rivolte verso il lume cellulare chiamate papille o lignituberi. Produzione di gomme in quantità molto variabile da specie a specie impregnate di tannini (antibiotici) negli spazi intercellulari e nelle stesse cellule. Produzione di gomme o di tille nei vasi legnosi da parte di cellule parenchimatiche annesse ai vasi rappresentano una barriera molto efficace alla diffusione nello xilema di parassiti vascolari. Difese più complesse sono rappresentate da formazioni simili a cicatrizzazione con differenziazione di fellogeno attorno a punti invasi difficilmente superabili dal patogeno perché impermeabile alle tossine ed agli enzimi prodotti dal parassita; spesso a queste formazioni segue il distacco della parte colpita favorendo l eliminazione fisica del patogeno. Chimici sintesi e accumulo di composti di natura aromatica (antimicrobici) postinfezionale; ciò spinge la pianta ad una maggiore attivazione della respirazione (ciclo respiratorio dei pentosi-fosfati). Grande importanza come fattori di difesa viene attribuita alle fitoalessine, dotati di forte attività antimicrobica, che si formano in seguito ad inoculazione o contatto con microrganismi. Le fitoalessine vengono prodotte soprattutto da piante resistenti più che in quelle suscettibili. Mentre le fitoalessine vengono prodotte localmente, la neosintesi di enzimi capaci di lisare la parete di funghi e batteri viene indotta sistematicamente in organi distanti da quelli inoculati o danneggiati. REAZIONE DI IPERSENSIBILITA Consiste in una rapida risposta dell ospite all infezione in genere risultante dalla morte del tessuto invaso con obiettivo preventivo alla diffusione del patogeno. Dipende da caratteri di estrema sensibilità dell organismo agli stimoli del patogeno. La morte di poche cellule, seppur trascurabile per l intera pianta, diventa funzionale alla sopravvivenza della pianta stessa. L imbrunimento e la necrosi in genere seguono alterazioni biochimiche e morfologiche della pianta (deposito di lignina, sughero, accumulo di fitoalessine ) che si verificano nelle aree immediatamente circostanti. In questo modo i parassiti vengono uccisi o almeno bloccati. 19

20 IL RICONOSCIMENTO I fisiopatologi vegetali sono prioritariamente impegnati a chiarire le modalità con le quali la pianta riesce a percepire l invasore come estraneo (not self), e quindi trattato come incompatibile e come invece percepisca come proprio un tessuto o un microrganismo compatibile. L evento di riconoscimento si verifica sin dalle prime fasi del processo infettivo ed è facilitato dalla presenza degli elicitori (che provocano) che innescano nella pianta meccanismi di difesa e resistenza ed in particolare accumulo di fitoalessine, reazioni di ipersensibilità, lignificazione, formazione di papille, ecc. ELICITORI GENERALI, ESOGENI ED ENDOGENI I lucani sono elicitori rilasciati dalle pareti di funghi del genere phytophtora e collectotricum Chitina e chitosano sono i componenti principali della parete di ascomiceti e basidiomiceti e sono risultati elicitori di fitoalessine in pisello, grano e riso. Le chitinasi attivate dall infezione agiscono sulle pareti cellulari di Fusarium solani. Acidi grassi insaturi di cui sono ricche le pareti di phytophtora sono in grado di indurre produzione e accumulo di fitoalessine nella patata, e di indurre resistenza in piante di pomodoro alle tracheofusariosi. Proteine e glicoproteine sono stati individuati elicitori di questo tipo in puccinia e phytophtora ( in varie specie di phytophtora fungono sia da elicitori che da tossine). Oligogalatturonidi fungono da messaggeri secondari con un induzione a distanza. ELICITORI SPECIFICI L adozione di tecniche di biologia molecolare e ingegneria genetica ha consentito una maggiore comprensione dei meccanismi di riconoscimento e della resistenza varietale regolata dal rapporto gene-a-gene. R1 r1 A1 I C a1 C C L analisi teorica della relazione gene-a-gene mediante il confronto in quadrato (quadratic check) portava a concludere che tre diverse combinazioni genotipiche delle quattro possibili risultano con fenotipo suscettibile e una sola (A1/R1) presenta fenotipo resistente. Ciò indica che la resistenza è l incompatibilità prodotta dall interazione tra il prodotto del gene A1(composto elicitore) e il prodotto del gene R1(composto ricettore) con la formazione di un prodotto che inibisce il patogeno o tali da pilotare una serie di eventi che culminano nella resistenza (RI). La ricerca di elicitori specifici e dei relativi geni: Nel TMV-tabacco l induttore è stato riconosciuto nel capside proteico In Cladosporium fulvum(agente della cladosporiosi del pomodoro) un elicitore razzaspecifico è stato purificato ed ha dimostrato che la inattivazione del gene dell avirulenza lo rende virulento anche per cultivar di pomodoro che posseggono il gene di resistenza Cf9. 20