RICERCA ITALIANA     

Il potenziamento del comportamento di foraggiamento degli insetti parassitoidi oofagi: il ruolo dei composti volatili organici e degli strati epicuticolari delle piante.

Università degli Studi di Palermo

Abstract

In seguito ad un attacco di insetti fitofagi, le piante possono attivare il loro sistema difensivo, emettendo composti organici volatili (VOC) che attraggono gli insetti parassitoidi. Nonostante i numerosi studi compiuti negli ultimi anni, il ruolo svolto dai VOC nel richiamare i parassitoidi presenta ancora molti lati oscuri.

Fino ad ora le ricerche hanno messo in luce quanto accade nei sistemi tritrofici in cui agiscono larve di insetti defogliatori. Molte meno conoscenze si hanno a riguardo dei sistemi tritrofici che comprendono fitofagi ad apparato boccale pungente-succhiante, come ad esempio i Rincoti. In questo progetto abbiamo voluto concentrare l’attenzione sui VOC indotti da due specie di Pentatomidi: Nezara viridula e Murgantia histrionica, e una di Cicadellidi: Cicadella viridis. L’induzione dei VOC nella piante può essere attivata quando l’insetto ha già arrecato danni a seguito di nutrizione; nello stesso tempo, tuttavia le piante hanno sviluppato dei meccanismi che impediscono ai fitofagi di arrecare danno richiamando i parassitoidi oofagi subito dopo che le uova del fitofago sono state deposte. In quest’ottica abbiamo inoltre voluto valutare la capacità attrattiva dei VOC sui parassitoidi, utilizzando, per ciascuna delle specie fitofaghe investigate, il principale ooparassitoide: Trissolcus basalis (Woll.), T. brochymenae (Ashmead); e Anagrus breviphragma Soyka.

Fino ad ora il valore ecologico dei VOC indotti nell’attrarre i >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Stefano Colazza Università degli Studi di PALERMO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Questo progetto riguarda principalmente la possibilità di espandere le conoscenze che riguardano la produzione di composti organici volatili (VOC) da parte delle piante come conseguenza dell’attività di nutrizione ed ovideposizione di tre temibili fitofagi Emitteri di interesse agrario: la Cimice Verde Puzzolente (Nezara viridula), la Cimice Arlecchino (Murgantia histrionica), e la Cicalina Verde (Cicadella viridis). Inoltre, prendendo in esame i VOC indotti dall’attività dei fitofagi e le cere epicuticolari delle piante, il progetto si propone di valutare la possibilità di potenziare l’efficacia dei principali insetti parassitoidi oofagi dei tre fitofagi considerati: Trissolcus basalis, Trissolcus brochymenae, e Anagrus breviphragma.
Il progetto si propone di studiare la produzione e l’emissione dei VOC in piante attaccate da insetti ad apparato boccale pungente-succhiante. Poiché le modalità di nutrizione degli insetti fitofagi determinano cambiamenti nello spettro di emissione dei VOC da parte delle piante, sarà valutato, con analisi chimiche, se l’emissione dei VOC è stimolata da danni meccanici e/o dalla saliva deigli insetti fitofagi. Le piante utilizzate per gli esperimenti saranno: i) piante coltivate disponibili in commercio (ad esempio Brassica oleracea, Vicia faba, and Phaseolus vulgaris), ii) linee di Arabidopsis thaliana modificate geneticamente al fine di produrre specifici terpenoidi; e iii) piante spontanee di Carex spp. nelle quali è possibile >>>

Risultati parziali attesi

I dati che si possono ottenere da questo progetto possono essere utilizzati in programmi di controllo biologico attraverso l’ottimizzazione dell’efficacia dei parassitoidi e l’impiego dei segnali emessi dalle piante. Pertanto, è stato pianificato un approccio integrato che consideri gli aspetti ecologici, molecolari e chimici, per approfondire la tematica inerente i meccanismi di difesa delle piante e le possibili applicazioni in metodologie di controllo degli insetti fitofagi rispettose dell’ambiente.
In questa ottica, i risultati che si possono ottenere da questo progetto possono essere così riassunti:
1) influenza degli stress biotici nella emissione dei VOC;
3) i meccanismi che regolano il rilascio dei VOC a seguito di attacco da parte di insetti ad apparato boccale pungente-succhiante, la caratterizzazione e la quantificazione dei composti che costruiscono i VOC;
4) identificazione degli elicitori presenti nelle ghiandole salivari e/o nelle uova;
5) confronto delle emissioni di VOC in linee di Arabidopsis che differiscono tra loro per gruppi di set di geni conosciuti;
6) valutazione del ruolo svolto dai VOC nel processo di localizzazione dei parassitoidi oofagi;
7) identificazione dei composti attivi che attraggono i parassitoidi oofagi;
8) ruolo delle cere epicuticolari nel trattenere le tracce lasciate dagli insetti fitofagi e che agiscono come kairomone di contatto per i parassitoidi oofagi:
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Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Le piante emettono nell’atmosfera un ampio spettro di composti organici volatili (VOC). Questi composti possono essere emesse dalle foglie come sostanze costitutive o a seguito di induzione da arte di stress biotici o abiotici. I principali VOC emessi appartengono alla famiglia degli isoprenoidi. Si stima che annualmente la vegetazione emetta nell’atmosfera più di 500 Tg C (Guenther et al. 1995). Le piante riversano nell’atmosfera circa il 2% del carbonio fissato attraverso la fotosintesi, e la stessa quantità viene emessa attraverso la respirazione mitocondriale. I VOC emessi dalle foglie svolgono diverse funzioni nelle relazioni che si instaurano tra le piante e l’ambiente: sono composti attivi nel proteggere le piante dai processi ossidativi (Loreto and Fares 2007), nelle difese dirette e indirette contro gli attacchi dei fitofagi o dei patogeni (Gershenzon and Dudareva 2007), e nello stabilire relazioni tra le piante (Baldwin et al. 2006).

Fino ad ora il valore ecologico dei VOC indotti nell’attrarre i nemici naturali è stato circoscritto a studi che avevano un carattere individuale. Recentemente il repentino sviluppo della genetica molecolare ha fornito nuovi interessanti strumenti di ricerca, tra i quali, ad esempio, la possibilità di utilizzare piante modificate nei meccanismi che regolano l’emissione dei VOC. (Snoeren et al., 2007). In particolare, negli ultimi anni, sono stati creati numerose linee di Arabidopsis thaliana, la pianta modello per >>>