Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
    • BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
      • MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES OR MICRO-ORGANISMS (immunoassay G01N33/53); COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
      • MICRO-ORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF (biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, containing micro-organisms, viruses, microbial fungi, enzymes, fermentates or substances produced by or extracted from micro-organisms or animal material A01N63/00; food compositions A21, A23; medicinal preparations A61K; chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings, absorbent pads or surgical articles A61L; fertilisers C05); PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICRO-ORGANISMS (preservation of living parts of humans or animals A01N1/02); MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA (micro-biological testing media C12Q)
    • FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF (processes or devices for granulating materials, in general B01J2/00; soil-conditioning or soil-stabilising materials C09K17/00) [C9506]
      • MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS (organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia, or the like C05F11/08; organic fertilisers containing plant vitamins or hormones C05F11/10); FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM [C9411]
Classificazione geografica
Bibliografia
1. AGRAWAL AA, TUZUN S, BENT E, 1999 American Phytopat Soc St Paul 390pp
2. ALBORN HT, JONES TH, STENHAGEN GS, TUMLINSON JH, 2000 J Chem Ecol 26: 203–220
3. ALBORN T, TURLINGS TCJ, JONES TH, et al 1997 Science 276: 945–949
4. ALOMAR O, CASTAÑÉ C, GABARRA R, ALBAJES R, 1990 IOBC/WPRS Bull 13: 6-9
5. ALTIERI MA, NICHOLLS CI, 2003 Soil and tillage Research 72: 203-211
6. AMENT K, KANT MR, SABELIS MW, HARING MA, SCHUURINK RC, 2004 Plant Physiol 135:2025-2037
7. ARZONE A, ALMA A, TAVELLA L, 1990 Boll Zool agr Bachic, Ser II, 22: 43-51
8. AVDIUSHKO SA, BROWN GC, DAHLMAN DL, HILDEBRAND DF 1997 Environ Ent 26: 642-654
9. BAKER A ,1975 HortScience 10: 12-15
10. BALDWIN IT, HALITSCHKE R, KESSLER A, SCHITTKO U 2001 Current Opinion in Plant Biol 4: 351–358
11. BIN F 1979 Frustula Entomologica, NS, 2: 271-283
12. BIN F, VINSON SB, STRAND MR, COLAZZA S, JONES WA 1993 Physiol Entomol 18: 7-15
13. BIRKETT MA, CAMPBELL CAM, CHAMBERLAIN K, GUERRIERI E, HICK AJ, MARTIN JL, et al 2000 Proc Natl Acad Sci USA 97:9329-9334
14. BOHLMANN J, MEYER-GAUEN G, CROTEAU R, 1998 Proc Natl Acad Sci USA 95:4126-4133
15. CASTAÑÉ C, ZAPATA R 2005 Biol Control 34, 66-72
16. CIPOLLINI D, PURRINGTON CB, BERGELSON J 2003 Basic Appl Ecol 4: 79–89
17. COLAZZA S, MCELFRESH JS, MILLAR JC 2004 J Chem Ecol 5:939-959
18. COLAZZA S, FUCARINO A, PERI E, SALERNO G, CONTI E, BIN F 2004 J Exp Biol, 207: 47-53
19. COLAZZA S, SALERNO G, WAJNBERG E 1999 Biol Control 16: 310-317
20. COLL M, RIDGWAY R 1995 Ann Entomol Soc Am 88: 732-738
21. CONSTABEL CP, BERGEY DR, RYAN CA 1995 Proc National Acad of Sci USA 92: 407-411
22. COOPER WR, GOGGIN FL 2005 Ent Exp Appl 115: 107-115
23. CORTESERO AM, STAPEL JO, LEWIS WJ 2000 Biol Control 17:35-49 <br />24. DICKE M 1999 In: Tollrian R, Harvell CD (eds) The Ecology and Evolution of Inducible Defenses Princeton University Press Princeton, NJ, pp 62–88
25. DICKE M, HILKER M 2003 Basis Appl Ecol 4: 3-14
26. DICKE M, VAN LOON JJA 2000 Entom Exp et Appl 97: 237–249
27. DICKE M, VAN POECKE RMP, DE BOER JG (2003) Basic and Appl Ecol 4: 27–42
28. DICKE M, VET LEM 1999 In: Olff H, Brown VK, Drent RH (eds) Herbivores: Between Plants and Predators Blackwell Science Oxford, UK, pp 483–520
29. DRUKKER B, SCUTAREANU P, SABELIS MW, 1995 Ent Exp Appl 77: 193-203
30. DU,Y-J, POPPY G M, POWELL W1996 J Chem Ecol 22:1591-1606
31. DU,Y-J, POPPY GM, POWELL W, WADHAMS LJ 1997 J Insect Behav 10:509-522
32. DU,Y-J, POPPY GM, POWELL W, PICKETT JA, WADHAMS LJ, WOODCOCK C 1998 J Chem Ecol 24:1355-1368
33. DUFFEY SS, STOUT MJ 1996 Archives of Insect Biochem and Physiol 32: 3-37
34. ENKEGAARD A, BRØDSGAARD HF, HANSEN DL 2001 Ent Exp Appl 101, 81-88
35. FARMER EE 1997 Science 276: 912-913
36. FELTON GW, DONATAO KK, BROADWAY RM, DUFFEY SS 1992 J Insect Physiol 38: 227-285
37. FIGULS M, CASTAÑÉ C, GABARRA R 1999 BioControl 44, 89-98
38. FOX LR, KESTER KM, EISENBACH J, 1996 Ent Exp Appl 80: 289-292
39. GERSHENZON J, CROTEAU R 1991 Terpenoids, pp 165–219, in G A Rosenthal and M R Berenbaum (eds) Herbivores: Their Interactions with Secondary Plant Metabolites, Vol 1 Academic Press, New York
40. GODFRAY HCJ 1994 Parasitoids Behavioral and Evolutionary Ecology Princeton, NJ: Princeton University Press
41. GUERRIERI E, POPPY GM, POWELL W, TREMBLAY E, PENNACHIO F 1999 J Chem Ecol 25: 1247-1261
42. GUERRIERI E, PENNACCHIO F, TREMBLAY E 1993 Eur J Entomol 90:415-421
43. GUERRIERI E, PENNACCHIO F, TREMBLAY E 1997 Biol Control 10:159-165
44. GUERRIERI E, POPPY GM, POWELL W, RAO R, PENNACCHIO F 2002 J Chem Ecol 28:1703-1715
45. GUERRIERI E, LINGUA G, DIGILIO MC, MASSA N, BERTA G 2004 Ecol Entomol 29:753-756
46. HALITSCHKE R, SCHITTKO U, POHNERT G, BOLAND W, BALDWIN IT (2001) Plant Physiol 125: 711–717
47. HATANAKA A, 1993 Phytochemistry 34, 1201–1218
48. HAVLÍCKOVÁ H, SMETÁNKOVÁ M, 1998 Rostlinná výroba, 44: 379-383
49. HERDE O, PENA-CORTES H, WILLMITSER L, FISAHN J 1997 Plant, Cell, and Environment 20: 136-141
50. HILKER M, KOBS C, SCHRANK K, VARAMA M 2002 J Exp Biol 205: 455–461
51. HILKER M, MEINERS T 2002 Ent Exp Appl 104: 181-192
52. INBAR M, DOOSDAR H, MAYER RT, 2001 Oikos, 94: 228-235
53. JONES WA 1988 Ann Entomol Soc Am 81: 262-273
54. KANESHIRO LN, JOHNSON MW, 1996 Biolo Control, 6: 186-192
55. KARBAN R, BALDWIN IT 1997 Induced responses to herbivory Chicago University Press, Chicago
56. LANGE, WH, BRONSON L 1981 Annu Rev Entomol 26: 345–371
57. LEE HL, L´EON J, RASKIN I 1995 Proc Natl Acad Sci USA 92:4076–4079
58. MALAUSA JC, DRESCHER J, FRANCO E 1987 IOBC/WPRS Bull 10 (2), 106-107
59. MATTIACCI L, DICKE M, POSTHUMUS MA 1995 Proc National Acad Sci USA 92: 2036–2040
60. MATTIACCI L, VINSON SB, WILLIAMS HJ, ALDRICH JR, BIN F 1993 J Chem Ecol 19: 1167-1181
61. MAUCH-MANI B SLUSARENKO AJ, 1996 Plant Cell 8:203–212
62. MCGREGOR RR, GILLESPIE DR 2004 Ent Exp Appl 112, 201-205
63. MCGREGOR RR, GILLESPIE DR, QUIRING DMJ, FOISY MRJ 1999 Biol Control 16, 104-110
64. MONTSERRAT MR, ALBAJES R, CASTAÑÉ C 2000 Environ Entomol 29, 1075-1082
65. MONTSERRAT MR, ALBAJES R, CASTAÑÉ C 2004 Biol Control 30, 256-264
66. OROZCO-CARDENAS M, MCGURL B, RYAN CA 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90: 8273-8276
67. PARE´ PW, TUMLINSON JH 1999 Plant Physiol, 121:325-331
68. PARÉ PW, TUMLINSON JH 1997 Plant Physiol 114: 1161–1167
69. PARTHIER B 1990 J of Plant Growth Regul 9: 57-63
70. PERDIKIS D, LYKOURESSIS D 2000 Biol Control 17, 55-60
71. PRICE PW, 1991 Oikos 62:244-251
72. RIUDAVETS J, CASTAÑÉ C 1998 Environ Entomol 27 (1), 86-93
73. RODA A, BALDWIN IT 2003 Basic and Appl Ecol 4: 15–26
74. RODITAKIS NE, LEGAKIS A 1989 2nd Int Symp Protected Cultivation of Vegetables in Mild Winter Climates Iraklion, 30 Oct-3 Nov, Crete
75. SABELIS MW, VAN BAALEN M, BAKKER FM, BRUIN J, DRUKKER B, et al 1999 In: Olff H, Brown VK, Drent RH (eds) Herbivores: Between plants and predators Blackwell Science, Oxford, pp 109–166
76. SALERNO G 2000 Evaluation of host specificity in pentatomid parasitoids through their response to the host unit PhD thesis University of Perugia, 168 pp
77. SCHALLER F 2001 J Exp Botany 52:11-23
78. SHIMODA T, TAKABAYASHI J, ASHIHARA W, TAKAFUJI A, 1997 J Cheml Ecol 23: 2033-2048
79. SIMPSON SJ, RAUBENHEIMER D 2001 Ecology 82: 422–439
80. SLANSKY FJ 1991 In: Rosenthal GA, Berenbaum MR (eds) Herbivores: Their Interactions with Secondary Plant Metabolites Vol II: Ecological and Evolutionary Processes Academic Press, San Diego
81. STASWICK PE, LEHMAN CC 1999 In “Induced Plant Defences Against Pathogenes and Herbivores: biochemistry, ecology and agricolture“ (Agrawal AA, Tuzun S, Bent E) pp117-136
82. TAVELLA L, GOULA M 2001 Boll Zool agr Bachic, Ser II, 33 (1), 93-102
83. TEDESCHI R, ALMA A, TAVELLA L 2001 J Appl Entomol 125, 397-402
84. TEDESCHI R, DE CLERQ P, VAN DE VEIRE M, TIRRY L 1999 Proc 51st Int Symp on Crop Protection, Gent, Belgium Med Fac Landbouuww Univ Gent, 64, 235-240
85. TEDESCHI R, TIRRY L, VAN DE VEIRE M, DE CLERQ P 2002 IOBC/WPRS Bull 25, 71-80 <br />86. THALER JS, STOUT MJ, KARBAN R, DUFFEY SS 2001 Ecol Ent 26: 312-324
87. THALER JS 1999 Nature 399: 686-688
88. TODD JW 1989 Ann Rev Entomol 34: 273-292
89. TURLINGS TCJ, BERNASCONI M, BERTOSSA R, BIGLER F, CALOZ G, DORN S 1998 Biol Control 11:122-129
90. TURLINGS TCJ, LOUGHRIN JH, MCCALL PJ, ROSE USR, LEWIS WJ, TUMLINSON JH 1995 Proc National Acad Sci USA 92: 4169–4174
91. VAN LENTEREN JC, ROSKAM MM, TIMMER R 1997 Biol Control 10:143–149
92. VET LEM, DICKE M 1992 Annu Rev Ent 37, 141-172
93. VINSON SB 1985 In Comprehensive Insect Physiology, Biochemistry and Pharmacology, vol 9 (ed G A Kerkut and L I Gilbert), pp 417-469 Elmsford, New York: Pergamon Press
94. WALGENBRACH J F 1997 J Econ Entomol 90:996-1004
95. WALLING L 2000 J Plant Growth Regul 19:195-216
96. WHITE TCR, 1984 Oecologia 63: 90-105
97. ZANGERL A 2002 Basic and Appl Ecol 4: 91–103
98. ZAPATA R, SPECTY O, GRENIER S, FEBVAY G, et al 2005 Arch Insect Biochem Physiol 60, 84-92
99. ZOHDY NZM, 1976 Oecologia 26: 185-191
Parole Chiave
RESISTENZA DELLE PIANTE, DIFESE INDIRETTE, DIFESE DIRETTE, SINOMONI, INTERAZIONI TRI-TROFICHE, POMODORO, FITOMIZI, NEMICI NATURALI, CONTROLLO BIOLOGICO

Difese dirette ed indirette in piante di pomodoro contro fitomizi per un impiego ridotto di insetticidi

Università degli Studi di Perugia
Abstract
Le piante si difendono dall’attacco di insetti e acari fitofagi mediante meccanismi di resistenza che possono essere costitutivi, cioè normalmente presenti nelle piante sane, o indotti dall’attacco stesso. Sia le difese indotte che quelle costitutive possono essere dirette o indirette. Le prime consistono in barriere chimiche o morfologiche indirizzate direttamente contro i fitofagi, mentre le seconde riguardano soprattutto l’emissione di sostanze volatili (sinomoni) che richiamano i nemici naturali dei fitofagi.
Nel presente progetto si propone di studiare le difese delle piante di pomodoro nei confronti di alcuni importanti insetti dannosi. Allo stato attuale si sa che gli attacchi dei fitofagi così come le applicazioni di acido giasmonico su piante di pomodoro inducono difese dirette ed indirette contro insetti masticatori e contro alcuni fitomizi. Tuttavia, le conoscenze sulle risposte del pomodoro agli attacchi dei fitomizi sono ancora alquanto frammentarie o mancano del tutto.
Il progetto ha quindi l’obiettivo generale di studiare il ruolo dei meccanismi di difesa diretta ed indiretta (indotti e/o costitutivi) delle piante di pomodoro nei confronti dei principali fitomizi dannosi, per un futuro utilizzo nello sviluppo di varietà resistenti. L’obiettivo generale sarà sviluppato dalle diverse Unità di Ricerca (UR) secondo i seguenti obiettivi specifici: 1) valutazione delle difese dirette del pomodoro (indotte e/o costitutive); 2) valutazione e caratterizzazione delle difese indirette del pomodoro (sinomoni indotti e/o costitutivi); 3) identificazione dei geni coinvolti nelle difese contro gli afidi.
Le 4 UR utilizzeranno 3 diversi modelli sperimentali pianta-fitofago-entomofago: A) pomodoro - Nezara viridula (Heteroptera: Pentatomidae) - Trissolcus basalis (Hymenoptera: Scelionidae) (UR 01); B) pomodoro - Macrosiphum euphorbiae (Homoptera: Aphididae) - Aphidius ervi (Hymenoptera: Braconidae) (UR 02 e 04); C) pomodoro - aleurodidi (Homoptera: Aleyrodidae) e altri fitomizi - miridi zoo-fitofagi (Heteroptera: Miridae: Dyciphini) (UR 03).
Le indagini saranno condotte in condizioni di laboratorio e di semicampo e/o pieno campo.
In condizioni di laboratorio saranno valutate le difese (indotte e costitutive) dirette contro Nezara viridula (UR 01) e Macrosiphum euphorbiae (UR 02) e quelle indirette mediante richiamo di Trissolcus basalis (UR 01), Aphidius ervi (UR 02) e Miridi Dicifini (UR 03 in collaborazione con UR 01) da parte delle piante di pomodoro e/o piante spontanee. Verrà inoltre valutata la possibilità di indurre artificialmente difese dirette e indirette mediante trattamenti con acido giasmonico (UR 01) o sinomoni (UR 02). Infine, saranno identificati i geni coinvolti nella biosintesi e turnover dei terpenoidi implicati nella risposta della pianta di pomodoro all’infestazione di Macrosiphum euphorbiae (UR 02).
In condizioni di semi-campo saranno studiati gli effetti dello stress idrico e del tipo di concimazione sulle difese dirette e indirette di pomodoro a Macrosiphum euphorbiae (UR 04).
In campo si valuterà l’attrattività dei volatili indotti, distribuiti mediante erogatori, nei confronti di Aphidius ervi, parassitoide di Macrosiphum euphorbiae (UR 04 in collaborazione con UR 02), e la colonizzazione di piante di pomodoro e piante spontanee da parte di miridi dicifini (UR 03). In particolare, per quest’ultimo aspetto, sarà effettuato un censimento sui miridi presenti nelle diverse aree orticole, saranno studiate le migrazioni da piante spontanee verso il pomodoro e l’attrattività di quest’ultimo in funzione della presenza/assenza di fitomizi (UR 03).
I risultati di questi studi forniranno informazioni importanti per lo sviluppo di nuove varietà resistenti e trattamenti in campo con elicitori, con notevoli potenzialità per applicazioni future in sistemi colturali a basso impatto e in agricoltura biologica. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Ferdinando Bin Università degli Studi di PERUGIA
Obiettivo del Programma di Ricerca
OBIETTIVO GENERALE

Il presente progetto di ricerca ha come obiettivo generale lo studio del:
RUOLO DEI MECCANISMI DI DIFESA DIRETTA ED INDIRETTA (INDOTTI E/O COSTITUTIVI) DELLE PIANTE DI POMODORO NEI CONFRONTI DI FITOMIZI DANNOSI, PER UN FUTURO UTILIZZO NELLO SVILUPPO DI VARIETÀ RESISTENTI.
Tale obiettivo riguarderà in dettaglio le difese dirette nei confronti della cimice Nezara viridula e dell’afide Macrosiphum euphorbiae, e le difese indirette nei confronti di N. viridula, M. euphorbiae e di altri fitomizi comuni su pomodoro quali aleurodidi, tripidi e altre specie di afidi. Sia per le difese dirette che per quelle indirette verranno prese in considerazione soprattutto le difese indotte per i diversi vantaggi mostrati e, in casi particolari, anche quelle costitutive.
Parte delle indagini sarà condotta in condizioni di laboratorio e altre in pieno campo e semicampo. La valutazione delle difese indirette riguarderà predatori zoofitofagi e parassitoidi oofagi e larvo-immaginali di rilevante importanza economica.
L’obiettivo generale sarà sviluppato dalle diverse UR secondo gli obiettivi specifici riportati di seguito.


OBIETTIVI SPECIFICI

OBIETTIVO 1) VALUTAZIONE DELLE DIFESE DIRETTE DEL POMODORO (INDOTTE E/O COSTITUTIVE)

-- INDAGINI DI LABORATORIO

1.a) Induzione di resistenza diretta a Nezara viridula in seguito all’attacco dello stesso fitomizo (punture trofiche e ovideposizione). (Modello di studio: Pomodoro – Nezara viridula) (UR 01).
1.b) Induzione di resistenza diretta a Nezara viridula mediante trattamenti con acido giasmonico. (Modello di studio: Pomodoro – Nezara viridula) (UR 01).
1.c) Valutazione dei livelli di difesa diretta da Macrosiphum euphorbiae, costitutiva e indotta, in varietà commerciali di pomodoro. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae) (UR 02).
1.d) Effetto di applicazioni esogene di semiochimici quali induttori di difesa diretta contro Macrosiphum euphorbiae. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae) (UR 02).

-- INDAGINI DI SEMICAMPO

1.e) Influenza dello stress idrico e del tipo di concimazione sulla difesa diretta da Macrosiphum euphorbiae in varietà commerciali di pomodoro in condizioni di semicampo. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae) (UR 04).


OBIETTIVO 2) VALUTAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DELLE DIFESE INDIRETTE DEL POMODORO (SINOMONI INDOTTI E/O COSTITUTIVI)

-- INDAGINI DI LABORATORIO

2.a) Induzione di resistenza indiretta a Nezara viridula (sinomoni indotti) in seguito all’attacco dello stesso fitomizo (punture di nutrizione e ovideposizione). (Modello di studio: Pomodoro – Nezara viridula – Trissolcus basalis) (UR 01).
2.b) Induzione di resistenza indiretta a Nezara viridula (sinomoni indotti) mediante trattamenti con acido giasmonico. (Modello di studio: Pomodoro – Nezara viridula – Trissolcus basalis) (UR 01).
2.c) Valutazione dei livelli di difesa indiretta da Macrosiphum euphorbiae in varietà commerciali di pomodoro. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae – Aphidius ervi) (UR 02).
2.d) Caratterizzazione delle sostanze volatili responsabili della difesa indiretta da Macrosiphum euphorbiae e ricerca di correlazione con i livelli di attrattività registrati. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae – Aphidius ervi) (UR 02).
2.e) Effetto di applicazioni esogene di semiochimici quali induttori di difesa indiretta da Macrosiphum euphorbiae. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae – Aphidius ervi) (UR 02).
2.f) Risposta di miridi dicifini ai volatili emessi dal pomodoro in assenza (sinomoni costitutivi) o presenza (sinomoni indotti) di preda. (Modello di studio: Pomodoro – fitomizi – Dicyphus errans e Macrolophus caliginosus) (UR 03 in collaborazione con UR 01).
2.g) Risposta di miridi dicifini ai volatili emessi da pomodoro e piante spontanee. (Modello di studio: Pomodoro – Dicyphus errans e Macrolophus caliginosus) (UR 03 in collaborazione con UR 01).

-- INDAGINI DI SEMICAMPO E/O CAMPO

2.h) Influenza dello stress idrico e del tipo di concimazione sulla difesa indiretta da Macrosiphum euphorbiae in varietà commerciali di pomodoro in condizioni di semicampo. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae – Aphidius ervi) (UR 04).
2.i) Valutazioni in campo di volatili indotti da Macrosiphum euphorbiae, estratti dalle piante, come attrattivi per il parassitoide. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae – Aphidius ervi) (UR 04 in collaborazione con UR 02).
2.j) Rilevamento delle specie di miridi dicifini presenti su pomodoro in differenti aree orticole italiane. (Modello di studio: Pomodoro e altre piante – (fitomizi) – Miridi Dicifini) (UR 03).
2.k) Migrazione dalle piante spontanee e colonizzazione del pomodoro da parte dei miridi dicifini in differenti aree orticole. (Modello di studio: Pomodoro e altre piante – (fitomizi) – Miridi Dicifini) (UR 03).
2.l) Valutazione dell’attrattività del pomodoro in assenza o presenza di preda verso miridi dicifini in condizioni ambientali. (Modello di studio: Pomodoro – fitomizi – Dicyphus errans e Macrolophus caliginosus) (UR 03).


OBIETTIVO 3) IDENTIFICAZIONE DEI GENI COINVOLTI NELLE DIFESE CONTRO GLI AFIDI

-- INDAGINI DI LABORATORIO
3.a) Profilo di espressione dei geni candidati attivati da Macrosiphum euphorbiae in piante di pomodoro. (Modello di studio: Pomodoro – Macrosiphum euphorbiae) (UR 02). <<<
Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La coevoluzione tra piante ed Artropodi fitofagi o patogeni è sostanzialmente regolata da un rapporto antagonistico, con la pianta che cerca di minimizzare l’effetto degli attacchi subiti ed i suoi nemici che tentano di massimizzare il loro sviluppo. Le piante soggette a questi attacchi hanno sviluppato diverse difese costitutive, cioè normalmente presenti nelle piante sane, e indotte, cioè conseguenti all’attacco e che determinano, nelle piante stesse, modificazioni chimiche e morfologiche. Le difese indotte presentano diversi vantaggi rispetto a quelle costitutive, in quanto riducono i costi biosintetici e le probabilità di adattamento da parte dei fitofagi/patogeni (55; 16; 97).

Sia le difese indotte che quelle costitutive possono essere dirette o indirette. Separatamente o unitamente i vari tipi di difesa esercitano un controllo naturale che può essere manipolato e potenziato nel controllo biologico (23).

Le difese indotte dirette comprendono oltre alle barriere fisiche (o morfologiche; ad es. tricomi, cere, tessuti resistenti, etc.), una lunga lista di composti chimici (ad es. tossine, repellenti, inibitori della digestione, etc.) prodotti/incrementati in risposta a danni meccanici e/o all’azione della saliva dei fitofagi (80; 55; 79; 73). Recentemente, sono stati riportati i risultati di ricerche riguardanti la risposta di piante di pomodoro all’attacco di acari ed insetti fitofagi, evidenziando gli effetti di tale risposta sui fitofagi (cfr. 6). Per esempio, è stato dimostrato che piante di pomodoro attaccate da acari producono terpenoidi e metilsalicilato, e che tali composti inibiscono l'ulteriore sviluppo della popolazione degli acari fitofagi e risultano attrattivi per gli acari predatori (6).

Le difese indotte indirette riguardano soprattutto l’emissione di stimoli volatili che attirano artropodi zoofagi (sinomoni indotti) (90; 24; 75; 26). I sinomoni indotti possono essere emessi localmente, cioè dal sito del danno, o sistemicamente e possono essere sintetizzati ex novo o rappresentare il risultato di una variazione quantitativa (68; 24; 27). Tali sinomoni svolgono un ruolo importante durante il processo di selezione dell’ ospite/preda (93; 92, 40), in particolare nell’attrazione degli entomofagi (parassitoidi e predatori) (93; 90; 28; 75; 26). Questi composti sono indotti da varie sostanze chimiche dei fitofagi, contenuti ad esempio nella saliva o in secreti del sistema riproduttivo femminile, interagenti con il danno meccanico (59; 3; 2; 10; 46; 51; 50) e sono mediati dall’attivazione di varie vie metaboliche.
I volatili indotti dalla fitofagia, prodotti attraverso l’attivazione di diversi percorsi biosintetici, sono: a) derivati della lipossigenasi b) metilsalicilato c) terpenoidi, tutti comunemente presenti nelle piante. I volatili derivati dalla lipossigenasi, che costituiscono l’odore “green leaf”, sono sintetizzati nel ciclo degli octadecanoidi, ad opera della lipossigenasi e dell'idroperossido liasi, che catalizzano la produzione di aldeidi a C6 a partire da un acido grasso a 18 atomi di carbonio (47). Nel percorso dell’acido salicilico, che porta alla produzione di metilsalicilato, un enzima chiave è la fenilalanina ammonia-liasi (57; 61). I terpenoidi rappresentano un insieme molto abbondante e diversificato di composti, presenti in molte specie vegetali (39) e la terpene sintetasi ha un ruolo essenziale nella produzione di tali composti (14). La conoscenza di ruolo e funzione dei geni coinvolti in pomodoro nella produzione di terpenoidi è uno strumento utile nel controllo sostenibile degli insetti dannosi.
In particolare, i composti volatili rilasciati in seguito alla fitofagia sono spesso monoterpeni (composti a C10 ) e sesquiterpeni (C15); questi composti sono responsabili per molti odori caratteristici di oli essenziali, resine, frutti e fiori. Inoltre, essendo i componenti principali di molte miscele naturali di volatili attrattivi per i nemici naturali dei fitofagi, si pensa che abbiano un ruolo centrale nell’attrattività (67). Molti mono- e sesquiterpeni non sono emessi genericamente in seguito ad un danno meccanico, ma specificamente in risposta alla fitofagia (89).

Di particolare interesse tra i vari composti sintetizzati attraverso la via degli acidi grassi (C18) (77)è l’acido giasmonico, un importante ormone delle piante, responsabile di svariate risposte di queste all’attacco dei fitofagi (81). La produzione endogena di acido giasmonico può essere indotta da diversi fattori, inclusi danni meccanici, deficit idrici, attacco di fitofagi e patogeni e può influenzare funzioni delle piante quali la crescita, lo sviluppo e le difese dirette ed indirette contro gli insetti (69; 49; 81). L’acido giasmonico non è direttamente tossico nei confronti dei fitofagi (8; 87) ma è responsabile della produzione di inibitori delle proteinasi e di enzimi ossidativi con azione tossica e antinutrizionale (36; 66; 21; 33), nonché del segnale per la produzione e l’emissione di composti volatili coinvolti nel richiamo dei nemici naturali dei fitofagi (35).
E’ interessante notare che l’induzione di difese dirette ed indirette è stata dimostrata anche in seguito all’applicazione diretta sulle piante di acido giasmonico esogeno, anche se non è perfettamente identica a quella indotta da acido giasmonico endogeno (87; 86; 22).

Nel presente progetto si propone di studiare le difese dirette ed indirette costitutive e indotte in piante di pomodoro nei confronti dei principali fitomizi dannosi. Il pomodoro è una coltura orticola ed industriale appartenente alla famiglia delle Solanaceae. Essendo una tra le colture economicamente più importanti, la sua coltivazione è ampiamente diffusa nel mondo. Tale pianta è, inoltre, utilizzata spesso come modello di studio delle resistenze indotte nei confronti degli artropodi e dei patogeni.

Gli attacchi dei fitofagi così come le applicazioni di acido giasmonico su piante di pomodoro inducono difese dirette ed indirette contro insetti masticatori come le nottue, la pulce del tabacco, e contro fitomizi quali afidi e tripidi (41; 87; 86; 22).

Tuttavia non si conoscono ad oggi dati sull’induzione di difese dirette in piante di pomodoro attaccate da Nezara viridula L. (Heteroptera: Pentatomidae)come pure sulla possibile emissione indotta di volatili coinvolti nell’attrazione dell’ooparassitoide Trissolcus basalis Woll. (Hymenoptera: Scelionidae).
Nezara viridula è un fitomizo polifago e cosmopolita che si nutre di piante perenni e annuali, anche di notevole importanza economica come cereali, leguminose, piante orticole, cotone, fruttiferi e pomodoro (88). Trissolcus basalis è un ooparassitoide che attacca numerose specie di pentatomidi (76) e, a seguito di introduzioni estensive come agente di controllo biologico di N. viridula (53), è ormai diffuso in tutto il mondo. Studi precedenti, condotti su piante di fava e fagiolino, dimostrano che il comportamento di selezione dell’ospite di T. basalis è mediato da stimoli chimici direttamente associati all’ospite (feromoni, tracce dell’ospite, cairomoni di contatto delle uova) e alla pianta (sinomoni indotti) (12; 60; 19; 17;18). In particolare, i sinomoni sono indotti su piante di fava e fagiolino dalla combinazione dell’ovideposizione e delle punture di alimentazione di N. viridula (17;18).

Le conoscenze sulla risposta del pomodoro indotte dall'attacco di afidi sono ancora molto frammentarie. In via generale, i fitomizi floematici (così come i microrganismi patogeni) attivano in pianta un percorso diverso rispetto ai masticatori o ai danni meccanici, quello dell’acido salicilico (unitamente a quello dell’etilene) (vedi diversi capitoli in 1, e 95).
Tra le diverse specie di afidi, l’afidone della patata, Macrosiphum euphorbiae Thomas (Hemiptera: Aphididae), è un importante parassita del pomodoro (56; 94), non solo per gli effetti diretti sulla sanità della pianta e quindi sul raccolto finale, ma anche in qualità di vettore di virus fitopatogeni (56). Il parassitoide Aphidius ervi (Haliday) (Hymenoptera: Braconidae) è considerato uno dei più efficaci antagonisti, tanto da essere disponibile commercialmente per il controllo di questo afide (91).
Il comportamento di ricerca dell’ospite da parte di A. ervi è stato intensamente studiato negli ultimi anni, arrivando a chiarire il ruolo dei semiochimici associati con il primo ed il secondo livello trofico (42; 43, 41, 44; 30, 31, 32). Inoltre, i volatili indotti dall’infestazione dell’ afide verde risultano più attrattivi verso il parassitoide specifico A. ervi (l.c.). Nello stesso sistema è stato dimostrato che è possibile indurre in una pianta non infestata la produzione di volatili caratteristici della pianta infestata, o ponendo a contatto le radici di piante sane e piante attaccate (44), o esponendo la pianta non infestata a vapori di cis-jasmone (13). In entrambi i casi, l’attrattività registrata verso A. ervi è simile a quella di una pianta infestata (42).
Recentemente sono stati pubblicati dati sulla maggiore attrattività di piante di pomodoro infestate da afidi rispetto alle piante non infestate, ed è iniziata l’identificazione degli stimoli chimici coinvolti in queste interazioni (44, Guerrieri et al., in prep).

Benché il ruolo dei volatili indotti dai fitofagi nell’attività di ricerca degli entomofagi sia confermato anche da alcuni studi di campo (29; 78), la maggior parte delle ricerche condotte sulle interazioni tritrofiche si basano su esperienze di laboratorio che non prendono in considerazione la qualità della pianta. Questa può cambiare anche molto secondo le condizioni di allevamento della pianta stessa. Le pratiche colturali, quali la fertilizzazione e l’irrigazione, possono modificare la suscettibilità della pianta ai fitofagi (resistenza diretta) e influire sull’attività dei nemici naturali (resistenza indiretta). Il livello di resistenza diretta ai fitofagi può mutare a causa di variazioni del valore nutritivo della pianta e/o della concentrazione di sostanze ad attività difensiva. L’effetto della concimazione varia anche con la specie fitofaga, infatti, con l’aumento della disponibilità di azoto, le popolazioni degli insetti fitomizi generalmente tendono a crescere, mentre quelle dei defogliatori a decrescere (5). La modalità di somministrazione dell’elemento nutritivo sembra essere pure importante. Baker (1975) ha osservato che la concentrazione di NO3-N nelle foglie di spinacio risultava più alta nelle piante concimate con nitrato ammonico rispetto a quelle concimate con fertilizzanti organici. L’effetto del potassio e del magnesio è stato studiato nel sistema orzo - Rhopalosiphum padi (48), evidenziando una preferenza degli afidi verso piante cresciute in condizioni di carenza di potassio, nonché una minore idoneità delle stesse piante per lo sviluppo di questo fitofago.
Due teorie sono state proposte riguardo all’impatto delle condizioni di crescita della pianta sugli insetti fitofagi. La teoria dello “stress della pianta” prevede che piante stressate siano ospiti migliori per i fitofagi (96) a causa del più alto valore nutritivo (principalmente amminoacidi liberi) e per la riduzione delle sostanze con funzione difensiva. La seconda teoria viene detta del “vigore della pianta” (71). Essa prevede che gli organismi fitofagi preferiscano piante vigorose, perchè più idonee per il loro sviluppo. Alcuni risultati ottenuti con il pomodoro e con tre fitofagi diversi (Bemisia argentifolii, Heliothis zea, Liriomyza trifolii) sembrano avvalorare questa seconda ipotesi (52). Tuttavia, pochi lavori sperimentali prendono in considerazione l’effetto della qualità della pianta sul terzo livello trofico, e la maggior parte di questi si sofferma sul cambiamento delle caratteristiche dell’insetto fitofago, che può risultare più o meno idoneo allo sviluppo dei nemici naturali (54; 99; 38).

Il pomodoro inoltre risulta particolarmente attrattivo per alcuni eterotteri predatori generalisti, appartenenti alla famiglia Miridae, tribù Dicyphini. Al contrario di altri eterotteri predatori, quali gli antocoridi del genere Orius, disturbati dalla tomentosità dovuta ai peli glandulari (11, 20), i miridi dicifini trovano nel pomodoro un ospite di elezione (72, 82). La loro presenza è stata segnalata nelle coltivazioni orticole difese con lotta integrata di diverse regioni dell'Europa meridionale, quali Francia (58), Grecia (74), Italia (7) e Spagna (4).
Le specie di dicifini che si insediano nelle coltivazioni di pomodoro variano in relazione all’areale; in Italia le specie rinvenute su pomodoro sono: Dicyphus errans e Macrolophus caliginosus (= M. melanotoma) (82).
Tra le specie rivelatesi efficienti predatori nell'area mediterranea, M. caliginosus è apparso il più promettente: è attualmente prodotto da diverse biofabbriche e quindi disponibile in commercio. I dicifini, e in particolare M. caliginosus, sono stati e sono tuttora oggetto di studi su diversi aspetti (37, 84, 83, 85, 64, 34, 70, 65, 15; 98), meno indagati sono però i rapporti con le piante ospiti che svolgono un ruolo determinante sia nell'attrarre i miridi sia nel consentirne riproduzione e sviluppo. I dicifini sono di solito predatori polifagi, caratterizzati da un comportamento alimentare zoofitofago; sono quindi strettamente influenzati dalla pianta oltre che dalla preda.
Per incrementare la presenza dei predatori nelle coltivazioni, risulta estremamente importante studiare gli stimoli che inducono i dicifini ad abbandonare le piante spontanee e a migrare sul pomodoro, ossia i meccanismi, costitutivi e/o indotti, messi in atto dal vegetale per difendersi dall’attacco dei fitomizi. Uno studio preliminare sulla risposta delle femmine ai volatili emessi dalla pianta e dalla preda è stato condotto da McGregor &amp; Gillespie (2004) sul dicifino neartico D. hesperus, utilizzato per contenere le infestazioni di aleirodidi nelle serre di pomodoro in Canada (63). Sono comunque necessarie indagini sui semiochimici che influenzano il comportamento delle specie paleartiche, sinora completamente trascurati.

In conclusione, gli studi sulle potenzialità delle difese dirette e indirette nei confronti dei fitomizi come pure quelle sulle applicazioni di acido giasmonico esogeno potrebbero fornire delle informazioni di base sul possibile sviluppo di nuove varietà resistenti (25) o di applicazioni in campo di elicitori (87; 25). Entrambe le tecniche unitamente alla salvaguardia e all’incremento della presenza e l’attività dei miridi predatori nelle coltivazioni mostrano notevoli potenzialità per applicazioni future in sistemi colturali a basso impatto o in agricoltura biologica. <<<