Dottorato in BIOLOGIA AMBIENTALE ED EVOLUZIONISTICA

Titolo della tesi: Use of green substances to control infections by systemic pathogens and their vectors

Il controllo delle infezioni da potyvirus nelle colture di cucurbitacee rappresenta una sfida significativa, poiché attualmente non sono disponibili trattamenti curativi per le fitovirosi. Inoltre, l’emergere di popolazioni di afidi vettori di virus resistenti agli insetticidi, unito alle limitazioni imposte dai regolamenti dell’Unione Europea sulla disponibilità di principi attivi efficaci contro gli afidi, rende la gestione di queste infezioni ancora più complessa. Considerando come caso di studio il binomio zucchino (Cucurbita pepo L.) e Potyvirus cucurbitaflavitesselati (zucchini yellow mosaic virus, ZYMV), questa ricerca mira a identificare nuovi approcci che possano contribuire alla gestione sostenibile delle infezioni da ZYMV. In questo contesto, il primo obiettivo dello studio è stato il miglioramento degli strumenti di diagnosi disponibili per lo ZYMV. Metodi di diagnosi accurati e affidabili sono fondamentali per facilitare una diagnosi precoce e prevenire focolai della malattia, in particolare nei casi di infezioni miste con altri potyvirus come il Potyvirus citrulli (watermelon mosaic virus, WMV). A questo scopo, si sono sviluppati due metodi di reverse transcription real-time PCR (real-time RT-PCR) e droplet-digital PCR (RT-ddPCR) per la diagnosi di WMV e ZYMV in campioni di cucurbitacee. Entrambi i saggi hanno mostrato un’elevata sensibilità. Il saggio di RT-ddPCR consente inoltre la quantificazione diretta del titolo virale, aprendo così a un’ampia gamma di applicazioni nel miglioramento della gestione di queste virosi. Oltre a un’accurata diagnosi di ZYMV, questa ricerca si è concentrata sulla valutazione del potenziale contributo dei biostimolanti commerciali nella gestione della virosi associata. I biostimolanti sono generalmente raccomandati per migliorare l’efficienza di assorbimento dei nutrienti da parte delle piante, ma sono anche noti per la loro capacità di aumentare la tolleranza delle piante ai patogeni e ai parassiti. In questo contesto è stata testata una miscela di estratti di erba medica, alghe brune e melassa, applicata insieme a zeolite micronizzata, per valutarne gli effetti sull'infezione da ZYMV, sulle risposte di difesa della pianta e sul comportamento dell’afide vettore. Diverse caratteristiche sono state confrontate tra piante di zucchino sane e infette da ZYMV, trattate o non trattate con il biostimolante. Le piante trattate hanno mostrato una migliore crescita, con valori dei parametri riproduttivi (numero di fiori e frutti) più elevati anche in condizioni di infezione. Dopo il trattamento, è stata osservata una riduzione del titolo virale di ZYMV e una progressiva attenuazione della severità dei sintomi, oltre alla sovra-espressione di alcuni geni di difesa della pianta. Lo stesso biostimolante è stato anche testato per i suoi potenziali effetti sulle scelte trofiche sui parametri vitali dell’afide vettore Myzus persicae. Choice tests hanno mostrato che un numero significativamente inferiore di esemplari di M. persicae si insediava sulle piante trattate con biostimolante rispetto alle piante non trattate, indipendentemente dalla presenza o meno di ZYMV. I composti organici volatili (VOCs) emessi dalle piante sane e infette in presenza e assenza di biostimolante trattate sono stati raccolti, analizzati in GC-MS, e utilizzati in esperimenti condotti in olfattometro. Quando gli afidi potevano scegliere liberamente tra miscele di VOCs provenienti da piante trattate e non trattate, hanno mostrato una preferenza per le piante non trattate, indipendentemente dallo stato di infezione della pianta, confermando un potenziale ruolo dei biostimolanti come repellenti per il vettore. Inoltre, gli afidi allevati su piante infette e sane mostravano una riduzione sia nel tasso di sopravvivenza che di riproduzione in presenza del biostimolante, indipendentemente dallo stato d’infezione. Questi risultati suggeriscono che l’uso di trattamenti biostimolanti può contribuire a ridurre il rischio di infezione da ZYMV nella coltivazione di C. pepo, offrendo un potenziale strumento per il controllo del virus e del suo vettore. Integrando le potenzialità di nuovi metodi diagnostici con e dell’applicazione di biostimolanti, questo studio fornisce un contributo multidisciplinare alla comprensione delle interazioni pianta-virus-vettore. I risultati ottenuti offrono nuove informazioni sulla diagnosi dei virus, sulla resilienza delle piante e sul controllo dei vettori che possono essere utili per implementare una gestione sostenibile delle virosi.