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Biotecnologie Applicate alla Difesa delle Piante

• Le malattie delle piante causano perdite alimentari significative (circa il 40%), con i funghi come principale problema (20-30% delle perdite), seguiti da batteri (5-10%) e virus (5-10%).
• Lo sviluppo di metodi sostenibili è fondamentale per sostituire gli agrofarmaci tradizionali, i quali rappresentano un problema per la pressione selettiva sui patogeni, l'inquinamento ambientale e l'impatto sull'ambiente.
• I funghi sono il principale tipo di patogeno, seguiti dai batteri e dai virus.

Classificazione delle Malattie

• Le malattie parassitarie sono causate da organismi viventi (funghi, batteri, virus e insetti).
• Le malattie non parassitarie sono dovute a fattori ambientali non viventi (siccità, temperature estreme, carenze nutrizionali).
• La Top Ten dei patogeni viene aggiornata periodicamente a causa dei cambiamenti climatici e della globalizzazione.

Fisiologia della Pianta e Sintomi di Malattia

• Una malattia è una qualsiasi deviazione dalla fisiologia della pianta sana, che può colpire radici, fusti, foglie o frutti.
• I sintomi di un'infezione possono includere:
  • Clorosi (ingiallimento delle foglie dovuto a carenza di clorofilla).
  • Marciumi (deterioramento dei tessuti).
  • Galle (formazioni anomale dei tessuti vegetali).
  • Cancri (lesioni nel legno degli alberi).
  • Macchie fogliari (aree scolorite o necrotiche sulle foglie).
  • Marciume radicale locale (danni limitati alle radici).
  • Cancro localizzato (lesioni circoscritte su rami o tronchi).
  • Crescita stentata (rallentamento della crescita di una parte della pianta).

Resistenza delle Piante

• Le piante possiedono meccanismi di resistenza naturale contro i patogeni.
• La resistenza non ospite si verifica quando una pianta non è suscettibile a un certo patogeno a causa di caratteristiche strutturali o biochimiche.
• Esempi includono la cuticola e la parete cellulare.
• I patogeni possono penetrare passivamente (attraverso aperture naturali come stomi, ferite) o attivamente (degradando la barriera della pianta).
• Le piante hanno due principali vie di difesa: PTI (Pattern-Triggered Immunity) ed ETI (Effector-Triggered Immunity)

Classificazione Organismi

• Gli organismi possono essere classificati in base alla loro nutrizione in autotrofi ed eterotrofi.
• Gli eterotrofi possono essere saprotrofi o parassiti.

Altri argomenti importanti

• I parassiti biotrofi sono organismi che necessitano del continuo contatto con l'ospite vivente per sopravvivere.
• I parassiti necrotrofi si nutrono di tessuti morti.
• I parassiti possono essere classificati anche in base alle aree in cui attaccano la pianta.
• Le malattie fungine sono spesso le più persistenti e difficili da combattere.

Modificazione delle Ife

• Appressori: Strutture che esercitano pressione sulla cuticola della pianta.
• Austori: Strutture che permettono al fungo di assorbire i nutrienti dalle cellule ospiti.
• Sclerozi e clamidiospore: Forme di resistenza a condizioni sfavorevoli.

Ciclo di Vita e Riproduzione dei Funghi

• La riproduzione dei funghi avviene principalmente attraverso la formazione di spore, che permettono dispersione e sopravvivenza in condizioni avverse.
  • Riproduzione asessuata (spore mitotiche/conidi): creazione di nuove spore con lo stesso patrimonio genetico.
  • Riproduzione sessuata (ascospore, basidiospore): fusione di nuclei di due organismi diversi.

Germinazione delle Spore

• Le spore germinano in presenza di umidità, temperatura e substrati nutrienti.
• La crescita apicale consente al fungo di colonizzare velocemente nuove aree.

Diffusione delle Malattie

• La diffusione delle malattie può avvenire attraverso vento, acqua, animali o attraverso il contatto diretto con altre piante.
• Vettori biologici possono veicolare i microrganismi.

Riconoscimento e Resistenza

• Le piante riconoscono le molecole estranee (effettori) prodotte dai patogeni attivando le difese innate o acquisite.
• Esistono meccanismi, da parte dei patogeni, per eludere il sistema di riconoscimento.

Colonizzazione

• I funghi possono colonizzare le piante in modo biotrofico (su tessuti viventi) o necrotrofico (su tessuti morti).
• I batteri possono colonizzare i tessuti parenchimatosi o i vasi xilematici/floematici.
• I virus colonizzano le cellule vegetali utilizzando il meccanismo della cellule ospite o tramite vettori.

Disseminazione e Monitoraggio delle Malattie

• Le organizzazioni internazionali monitorano la diffusione delle malattie per classificarle in base al rischio di arrivo.

Immunità della pianta

• Le piante possiedono un sistema immunitario innato, che riconosce gli elementi del patogeno (PAMP/MAMP). Questo sistema è costituito da diversi tipi di recettori.
• Questo sistema è simile ma differente dal sistema immunitario dei mammiferi,
• Esiste il processo di PTI e ETI

Germinazione delle Spore e Sporulazione

• Le spore germinano in presenza di condizioni favorevoli.
• I funghi possono formare spore di resistenza in condizioni avverse (es: Clamidospore).

Anastomosi e Scambio Genetico

• Le ife di individui diversi possono fondersi e scambiare materiale genetico.
• Questo meccanismo genera variabilità genetica e velocizza l'evoluzione dei funghi.

Ciclo della Malattia

• Le fasi del ciclo di infezione comprendono l'inoculo, l'adesione, la penetrazione, la colonizzazione e la dispersione di nuovi patogeni.

Classificazione dei Parassiti

• I parassiti sono classificati come biotrofi (su tessuti viventi) e necrotrofi (su tessuti morti o in decadimento).