Risultati della Ricerca

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1 Risultati della Ricerca Titolo Protocollo diagnostico per la diagnosi multipla di agenti causali di marciumi radicali e del colletto di piante ornamentali. Descrizione estesa del risultato I marciumi radicali e del colletto causati da funghi/oomiceti rappresentano un problema molto diffuso nei vivai, e colpiscono in maniera trasversale la maggior parte delle piante. Gli agenti patogeni che causano i marciumi radicali sono per lo più polifagi, cioè attaccano numerosi generi di piante, e possono causare la malattia da soli od in sinergia con altri organismi. In seguito all attacco si ha la compromissione degli organi della pianta deputati all assorbimento delle sostanze nutritive e la pianta va incontro a deperimento più o meno generalizzato, manifestando, pertanto, sintomi generici e aspecifici. Tutto ciò rende difficile l individuazione dell agente eziologico, e la diagnosi può risultare talvolta complicata. Non solo la diagnosi tradizionale, attraverso l osservazione dei sintomi e l isolamento e l identificazione dell agente causale, è difficile, ma è un problema anche la diagnostica molecolare poiché è necessaria una individuazione separata degli acidi nucleici dei singoli patogeni. In questo lavoro, svolto nell ambito del progetto FLORIS, viene descritta la messa a punto di una diagnostica innovativa basata sul MACROARRAY, in grado di individuare ed identificare in un unica analisi più organismi patogeni presenti nella stessa matrice vegetale. Quindi è stato messo a punto un protocollo diagnostico per la diagnosi multipla basato sulla metodica del Macroarray in grado di individuare diversi agenti causali di marciumi radicali e del colletto e tracheomicosi di piante ornamentali in vivaio (conifere e latifoglie legnose, di età compresa fra 1 e 5 anni). In particolare individua 4 generi (Phytophthora, Fusarium, Armillaria, Cylindrocarpon) e 12 specie tra funghi e oomiceti (P.cinnamoni, P.cactorum, P.hedraiandra; Pythium ultimum; F. oxysporum, Rhizoctonia solani, Botritis cinerea/sclerotinia sclerotiorum, Armillaria mellea, Sphaeropsis sapinea, Pestalotiopsis funerea). Un vantaggio del sistema macroarray è che rappresenta un sistema aperto: in ogni momento è possibile togliere o soprattutto aggiungere oligo identificativi dalla membrana a seconda delle esigenze. Il protocollo consiste innanzitutto nel preparare le membrane (array) contenenti tutti gli oligonucleotidi specifici in grado di riconoscere i diversi patogeni (oligonucleotide detector o oligo). Quando i campioni devono essere analizzati, questi vengono amplificati in PCR con primer universali e marcati prima di venire ibridati con le membrane-array. Il segnale positivo (presenza del patogeno a cui si riferisce l oligo) viene individuato per chemiolumunescenza. Tale protocollo è stato messo a punto su isolati fungini puri presenti in collezione presso il CRA-PAV o isolati da campioni di vivaio nel corso del presente progetto. Nel corso del presente progetto sono state campionate diverse piante ornamentali legnose, conifere o latifoglie, da alcuni vivai del Pistoiese che presentavano sintomi da marciumi radicali e/o del colletto e/o di tracheomicosi. Il protocollo messo a punto è stato anche provato su alcuni di questi campioni naturali, tuttavia la validazione vera e propria deve ancora essere eseguita. L applicazione di tali tecniche apporterebbe dei benefici per la diagnosi precoce di malattie di difficile identificazione ed eziologia complessa in piante ornamentali, per le quali spesso mancano tali tipi di strumenti (a causa dell elevato numero di varietà/specie, basso numero di individui, grande variabilità per nuove esigenze di mercato, etc.). La diagnosi precoce in vivaio comporta la possibilità di approntare metodi di difesa efficaci, per la certificazione e la commercializzazione, per la razionalizzazione nell impiego di agrofarmaci, auspicabile per una riduzione dei costi e dell impatto ambientale sugli operatori e l ambiente. Il risultato è trasferibile, previa validazione, a vivaisti, operatori del comparto florovivaistico, laboratori di analisi e servizi fitosanitari regionali. 1/7

2 Sono necessari laboratori con attrezzatura specifica e personale specializzato. Per ulteriori informazioni relative a questo risultato si faccia riferimento al referente scientifico di questa scheda risultato (Dr Anita Haegi) o alla Direzione del Centro di Ricerca per la Patologia Vegetale di Roma (CRA-PAV). Responsabile del risultato Anita Rose Haegi Via C. G. Bertero, 22, ROMA () Tel.: anita.haegi@entecra.it Anno 2014 Classificazione del risultato Comparto produttivo: Produzioni non alimentari FIORI, FRONDE E PIANTE ORNAMENTALI Particolari categorie di prodotti/comparti produttivi: Categorie di ambiti di ricerca: COMPARTO VIVAISTICO/SEMENTIERO Comparto vivaistico/sementiero METODI E STRUMENTI DELLA RICERCA Metodi e strumenti della ricerca (metodi di analisi, modelli, sistemi, strumentazione, ecc.) METODI E STRUMENTI DELLA RICERCA Parole chiave fitopatie Trasferibilità del risultato Si, trasferibilità previa sperimentazione Natura del risultato di prodotto Aree interessate Abruzzo Basilicata Calabria Campania 2/7

3 Emilia Romagna Friuli-Venezia Giulia Lazio Liguria Lombardia Marche Molise Piemonte Puglia Sardegna Sicilia Toscana Umbria Veneto Impatto dal punto di vista tecnico gestione delle informazioni su scala territoriale e per diversi scenari ottimizzazione tecniche produttive razionalizzazione delle tecniche di difesa Impatto dal punto di vista socioeconomico miglioramento qualitativo aumento competitività estensione della commercializzazione delle produzioni Impatto dal punto di vista ambientale aumento e conservazione sostenibilità dell attività agricola sostenibilità ambientale delle produzioni altro Presupposti di contesto formazione imprenditori/lavoratori impianti/attrezzatura/laboratori specifici personale specializzato Soggetti istituzionali da coinvolgere Servizi Fitosanitari Regionali Ditte vivaistiche Laboratori di analisi 3/7

4 Enti di ricerca altro Potenziali utilizzatori Ditte vivaistiche Laboratori di analisi Servizi Fitosanitari Regionali Organismi di certificazione Enti di ricerca Modalità di diffusione Da individuare di concerto con i referenti istituzionali e non che occorre coinvolgere Progetti comuni con ditte vivaistiche altro Pubblicazioni Non sono presenti Pubblicazioni collegate al risultato _ Titolo del progetto Risorse tecniche e genetiche per il florovivaismo - FLORIS Coordinatore del progetto Andrea Allavena Corso degli Inglesi, 508, SANREMO () Tel.: andrea.allavena@entecra.it Ente finanziatore Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali, MiPAAF Breve descrizione del progetto e dei suoi obiettivi Progetto / Ricerca di riferimento Dallo studio del settore florovivaistico affrontato da diversi Enti e/o Associazioni sono emerse le seguenti priorità di intervento: innalzamento degli standard qualitativi; razionalizzazione produttiva; favorire gli investimenti delle aziende agricole in innovazioni varietali e colturali; incentivare l integrazione orizzontale e verticale per le aziende di medie dimensioni; alta 4/7

5 potenzialità di differenziazione del prodotto in base all origine di alcuni prodotti floricoli e vivaistici; favorire la creazione di marchi collettivi; incentivare la differenziazione delle produzioni in relazione oltre che all origine al sistema produttivo adottato ed alle caratteristiche del materiale di propagazione utilizzato; creare una cultura della logistica attraverso la formazione e gestione in comune di servizi da parte dell impresa; realizzare interventi finalizzati alla razionalizzazione delle strutture e infrastrutture esistenti al servizio della logistica. Simili problematiche erano state individuate anche nel Piano specifico d intervento per il settore florovivaistico prodotto dal Ministero delle Politiche Agricole e Forestali nel Nell identificare interventi di ricerca in grado di rispondere alle richieste degli operatori del settore, sono da tenere in considerazione alcune peculiarità delle specie florovivaistiche e degli ambienti di coltivazione: l elevato numero delle specie coltivate e potenzialmente coltivabili; le distinte caratteristiche biologiche e riproduttive delle specie e la conseguente necessità di utilizzare tecniche di miglioramento, di propagazione e di coltivazione specifiche e differenziate; le diverse potenziali utilizzazioni di ciascuna specie; le differenziate problematiche che incontra la coltivazione di ciascuna specie negli ambienti pedoclimatici presenti sul territorio nazionale. Il progetto proposto, lungi dal voler essere esaustivo, intende affrontare alcune delle tematiche prioritarie di intervento emerse nell ambito del Tavolo nazionale di filiera del settore florovivaistico ed indicate in grassetto al punto Gli obiettivi generali di intervento sono sintetizzati nei seguenti punti: 1) Messa a punto di metodologie di monitoraggio e controllo climatico degli ambienti di coltivazione; 2) Caratterizzazione genetica e costituzione varietale e di alcune specie valutate importanti nel florovivaismo; 3) Allestimento di metodologie di propagazione delle varietà derivate dalle attività di miglioramento genetico e di accessioni autoctone a rischio di estinzione o interessanti per l utilizzazione a fini ornamentali; 4) Preparazione di protocolli per la diagnosi, monitoraggio e risanamento di malattie da quarantena o non diffuse nei vivai. Le attività previste sono state raggruppate in 4 Working Packages (WP) omogenei. Le attività di ciascun WP sono indicate di seguito: WP1 Tecniche colturali (UO 1, 2, 3, 4 e 5). Dal punto di vista applicativo, in azienda o nelle zone verdi, occorre organizzare sistemi di gestione irrigua affidabili, non eccessivamente costosi per manutenzione e gestione, con assistenza tecnica remota. Inoltre, occorre soddisfare alle necessità del risparmio idrico e di fertilizzanti per evitare la salinizzazione dei terreni, l inquinamento delle acque di falda, della riduzione dei consumi energetici, dei rischi per la salute umana e per l ambiente in genere. Da un punto di vista scientifico, i dispositivi adeguati a risolvere i problemi succitati potrebbero risultare i sensori che si basano sulla modifica di un onda elettromagnetica in una linea di trasmissione costituita dal substrato utilizzato per la coltivazione. La modifica dell onda è correlata alle proprietà dielettriche dei componenti la linea di trasmissione, in particolare alla costante dielettrica dell acqua. Tali sonde operano nel dominio del tempo (TDR) o delle Frequenze (FDR). In letteratura esistono scarsi riferimenti di tipo applicativo a riguardo, ma esiste una sufficiente informativa tecnica sulla modalità di funzionamento di queste sonde (Hilhorst, Groenwold e de Groot, 1992; Miller e Gaskin, 1999) e una esperienza applicativa di circa 10 anni dell UO1 (vedi bibliografia del proponente). Le tecnologie wireless di trasmissione dei dati sono anch esse in fase di evoluzione ed offrono offre un ampia gamma di soluzioni tecniche utili alla remotizzazione del monitoraggio e del controllo. Le tecnologie di rilevamento di dati mediante sensoristica FDR/TDR/TDT e la trasmissione wireless sono utilizzate in questo progetto per cercare di affrontare alcune problematiche tipiche della coltivazione di specie ornamentali: il controllo dell irrigazione in ambiente protetto e nelle aree a verde urbano, il controllo delle temperature in ambiente protetto durante la stagione calda nelle aree del meridione, la previsione delle malattie. 5/7

6 WP2 Miglioramento genetico (UO 4, 5 e 6). La carenza di varietà costituite da ibridatori nazionali costituisce, per l economia del comparto florovivaistico, un grave problema che si concretizza nel pagamento di royalties agli ibridatori stranieri, sempre più raggruppati in grossi gruppi con capitale multinazionale e caratterizzati da forte aggressività. D altra parte la commercializzazione di prodotti non ben caratterizzati (appartenenti ad una determinata varietà) dequalifica il prodotto ornamentale. Per queste ragioni è stata avviata un attività di costituzione varietale contornata di attività collaterali, che consentono di potenziarne l efficacia, su due specie con andamento commerciale crescente come la calla e l ibisco: la prima specie con duplice attitudine (reciso e vaso fiorito) e la seconda adatta ai giardini per la fioritura prolungata nella stagione calda. Per la calla l attività da svolgere sarà indirizzata alla creazione di variabilità genetica per l ottenimento di varietà precoci e con caratteri innovativi. Per l ibisco si cercherà di sfruttare la variablilità già esistente per la costituzione di genotipi che si adattino meglio alle condizioni temperate, che presentino un portamento più compatto idoneo all allevamento delle piante in vaso o in giardino familiare. Per un genere ancora poco sfruttato da un punto di vista commerciale (Helichrysum spp) si cercherà di valutare la variabilità genetica del germoplasma del bacino del mediterraneo per verificare la potenzialità da un punto di vista ornamentale, come pianta da giardino, da fiore reciso e da fiore secco. WP3 Diagnosi, monitoraggio e risanamento dalle malattie (UO 7, 2 e 4). La diagnostica fitopatologica ha subito nel corso degli ultimi anni una rapida e continua evoluzione in quanto alle tecniche analitiche convenzionali si sono affiancate le metodologie biomolecolari che ormai, per alcune tipologie di patogeni, risultano affermate. Tali tecniche sono basate principalmente sulla PCR (Polymerase Chain Reaction) e l ibridazione molecolare. Le tecniche di diagnosi biomolecolare hanno migliorato notevolmente la sensibilità (individuazione di minimi livelli d inoculo del patogeno ben al di sotto dei livelli della diagnostica classica), la specificità e la ripetibilità dei saggi su matrici vegetali (ed eventualmente sui vettori di alcune fitopatie) permettendo in questo modo una diagnosi tanto più precoce atta ad approntare opportune misure di contenimento dei patogeni. Nel progetto proposto le tecniche molecolari verranno utilizzate per la diagnostica di malattie dei vivai rappresentate prevalentemente da Phytophthora spp., Fusarium spp. Rhizoctonia spp. ma anche virosi della famiglia dei Tospovirus e fitoplasmosi. Alcuni di questi patogeni come la P. ramorum sono soggetti a lotta obbligatoria in quanto inseriti nella alert list redatta dalla European Plant Protection Organization (EPPO), organismo internazionale che si occupa di aggiornare periodicamente i database relativi alla pest risk analysis. Le tecniche diagnostiche molecolari saranno applicate efficacemente per verificare la sanità di materiali risanati mediante termoterapia e trattamenti antivirali. Il risanamento è largamente utilizzato in floricoltura per la specie a riproduzione vegetativa. La diagnostica sarà inoltre abbinata a studi mirati alla messa a punto di metodologie per la previsione dell insorgenza di malattie, per contenere l incidenza dei trattamenti con conseguente maggiore salubrità dei prodotti, minimizzazione dei rischi per gli operatori ed i consumatori, riduzione dei costi energetici ed ambientali. WP4 Propagazione. (UO 6, 4 e5) In floricoltura la propagazione agamica ed in particolare la micropropagazione è largate utilizzata per riprodurre genotipi sterili o anche fertili ma che non possono essere moltiplicate per seme per evitare la ricombinazione dei caratteri e la produzione di progenie disformi. Tra le altre applicazioni, non meno importanti è da ricordare la riproduzione rapida di nuove varietà, la conservazione ed il mantenimento di genotipi a rischio di estinzione o di cui si vuole diffondere la coltivazione. Proprio per le citate applicazioni la micropropagazione verrà impiegata nel progetto proposto. Si interverrà su specie mediterranee spontanee di cui almeno una promettente per la coltivazione (Helichrysum) e su specie già affermate (calla ed ibisco) ma su cui sono previsti interventi genetici per migliorare le varietà. 6/7

7 Al progetto partecipano 7 Unità Operative. U.O. / Partner coinvolti nella realizzazione del risultato Centro di ricerca per la patologia vegetale (Roma) Referenti istituzionali già coinvolti nella ricerca Non sono presenti Referenti già coinvolti per il risultato 7/7