Come comunicano e interagiscono le piante con l'ambiente che le circonda? Se ci si sofferma in particolare sull'interazione che nasce tra le piante e gli organismi si possono ottenere delle informazioni importanti che hanno implicazioni pratiche nel campo del controllo biologico delle malattie delle piante e non solo. È di questo che si è parlato durante le prime lezioni del corso di alta formazione "Biosolution Academy": le sfere d'interazione tra gli organismi, ma soprattutto i microrganismi, e la pianta.
Nel corso delle lezioni è stato fondamentale chiarire alcuni termini che racchiudono concetti fondamentali del discorso fitopatologico. Per cominciare, quando una pianta e un organismo entrano in contatto tra loro il risultato può essere una interazione positiva, neutrale o negativa. Le interazioni positive come il mutualismo e il commensalismo possono rappresentare una grande opportunità: gli organismi coinvolti possono promuovere la crescita delle piante, indurre resistenza agli stress abiotici o rendere più resistente la pianta a una malattia. Le interazioni negative riguardano però la competizione, l'antagonismo, il parassitismo e la predazione, utili da conoscere non solo perché possono stressare e danneggiare le piante coltivate ma anche perché possono incidere negativamente su un trattamento fatto con agenti biologici.
Per malattia si intende una condizione di sofferenza persistente dovuta all'alterazione dei normali processi fisiologici della pianta. Si parla di malattie infettive o parassitarie quando trasmissibili da una pianta malata ad una sana. Gli organismi interessati sono patogeni eterotrofi che dipendono da una fonte esterna di nutrimento, in questo caso la pianta: funghi, oomiceti, batteri, attinomiceti, fitoplasmi, spiroplasmi.
La malattia risulta dall'interazione di tre fattori: ospite, patogeno e ambiente, ovvero il cosiddetto triangolo della malattia. Le condizioni ambientali, la suscettibilità dell'ospite e la virulenza del patogeno determinano l'espressione della malattia. In aggiunta, interventi antropici che manipolano le piante influenzano ulteriormente l'evoluzione di patogeni e ospiti.
Un patogeno si nutre generalmente di sali minerali, fonti di carbonio, proteine, lipidi e altre sostanze; i nutrienti si trovano nel floema, nello xilema e nelle cellule della pianta. Le fasi del ciclo infettivo includono inoculazione, colonizzazione, penetrazione, invasione, azione trofica, comparsa di lesioni ed evasione. In queste fasi il patogeno deve attraversare diverse sfere di interazione: fillosfera, endosfera, caulisfera e rizosfera; a questa complessità si aggiungono i residui vegetali che fungono da inoculo anche per organismi benefici e patogeni.
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La fillosfera è l'habitat esterno della pianta, esposta a UV, luce solare, variazioni di temperatura e umidità, con risorse nutritive spesso scarse. La rizosfera, al contrario, è ricca di nutrienti grazie agli esudati della pianta e ospita una maggiore densità microbica; qui si osservano organismi benefici, commensali e patogeni che influenzano la crescita e la resistenza delle piante. La caulisfera comprende i tessuti legnosi, dove il sughero fornisce una barriera significativa contro i patogeni, e l'endosfera include i tessuti interni in cui vivono endofiti benefici o patogeni, inquinando o alterando l’omeostasi della pianta.
Gli ambienti rizosferico ed endofitico svolgono ruoli cruciali nel determinare la probabilità di infezione: in rizosfera gli essudati forniscono nutrienti al microbiota, potenziando la resistenza o, al contrario, facilitando l’attacco a seconda delle interazioni tra ospite e patogeno. Nei residui vegetali si custodiscono inoculi che possono innescare infezioni sia in campo che in successive colture, come mostrano esempi di Plasmopara viticola e la sopravvivenza delle oospore nei residui colturali.
L'ingresso dei patogeni avviene attraverso modalità attive, passive o veicolate da vettori. Nel caso dell'attaccamento attivo, il microrganismo si muove autonomamente verso l'ospite o penetra la pianta usando strutture specializzate; è tipico delle superfici epigee non lignificate, quali foglie, fiori, frutti, seme e steli. La pelle esterna della pianta è la epidermide, rivestita da cere idrofobiche e dalla cuticola, barriera che limita le perdite d'acqua ma può essere attraversata dai patogeni mediante attrezzature enzimatiche e strutture adesive.
Le modalità di penetrazione includono aperture naturali (stomi, lenticelle, idatodi), aperture occasioni (ferite) o aperture fisiologiche (ferite di uscita delle radichette). L'appressorio è la principale struttura vegetale-invader che consente l'attacco diretto: si forma dalla ramificazione dicotomica delle ife, producendo un cuscinetto adesivo di ife che penetra la cuticola. La penetrazione può essere puramente meccanica, ma coinvolge anche digestione enzimatica della cuticola (es. cutinasi) e secrezioni che facilitano la disgregazione delle pareti cellulari ospiti.
Nella patologia descritta, specifici patogeni usano austori per assorbire nutrienti senza dissodare completamente la membrana plasmatica dell' ospite, tipico dei patogeni biotrofi. Alcuni patogeni possono secernere tossine o fitotossine che danneggiano la membrana cellulare e modulano l'ambiente intracellulare, favorendo la diffusione e la colonizzazione endofitica. L'infezione diretta tramite appressorio, stiletto e austorio è quindi un modello comune in molti funghi patogeni.
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Un esempio pratico è la Plasmopara viticola, patogeno obbligato della vite: le oospore sopravvivono nei residui colturali, germinano in macrozoosporangio e rilasciano zoospore mobili che raggiungono gli stomi e germinano, formando austori che assorbono nutrienti dall'interno. Questo e altri casi mostrano come la dinamica tra risorse, ambiente e strutture patogene determini l'infezione e la manifestazione della malattia.
Nell'ambito delle malattie fungine, la gestione pratica comprende l'osservazione delle condizioni ambientali favorevoli all'infezione: umidità, temperatura e predisposizioni naturali, nonché l'applicazione di pratiche agronomiche quali rotazioni e gestione dei residui per ridurre inoculo. Allo stesso tempo, la teoria distingue tra patogeni fortemente virulenti e patogeni meno virulenti, evidenziando come l'energia disponibile e la mobilità del patogeno influenzino la capacità di attaccare e colonizzare l'ospite.
Il controllo delle malattie fungine richiede una comprensione delle condizioni che favoriscono l'infezione: l'energia e lo stato nutrizionale del patogeno, l'interazione ospite-patogeno e le condizioni microclimatiche. L'uso di biosolutions e approcci di biocontrollo, come l'impiego di microrganismi benefici che inducono resistenza o competono efficacemente per le risorse, è centrale nel continuum tra patologia vegetale ed entomologia agraria.
In sintesi, la penetrazione stomatica dei funghi fitopatogeni è figlia di un intreccio fra meccanismi enzimatici, forze meccaniche e condizioni ambientali, in cui i patogeni sfruttano aperture naturali o indotte per invadere tessuti interni, modulando la risposta della pianta e influenzando l’outcome epidemiologico delle malattie nelle colture.
| Sfera | Ruolo principale | Implicazioni per il controllo |
|---|---|---|
| Fillosfera | Ambiente esterno della pianta; ingresso di patogeni | Gestione umidità, esposizione alle condizioni ambientali |
| Rizosfera | Zona ricca di essudati; dinamiche tra microrganismi | Inoculo ridotto tramite gestione del microbioma |
| Endosfera | Tessuti interni; endofiti benefici/patogeni | Selezione di endofiti protettivi |
| Caulisfera | Tessuti legnosi; barriere della corteccia | Protezione superficiale e gestione di ferite |
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