Composti organici volatili degli oli essenziali per un controllo sostenibile dei funghi fitopatogeni in agricoltura
La quantità di pesticidi di sintesi applicati in viticoltura è relativamente elevata rispetto ad altre colture agricole, a causa dell'alta sensibilità della vite(Vitis vinifera L.) a malattie fungine come la peronospora(Plasmopora viticola), l'oidio (Oidium) o il marciume del grappolo(Botrytis cinerea). Per garantire la sostenibilità degli ecosistemi viticoli e l'accettazione da parte dei consumatori, sono assolutamente necessarie alternative alla riduzione dei fungicidi.
Gli oli essenziali (EO) sono tra i più promettenti fitosanitari naturali e hanno dimostrato le loro proprietà antibatteriche, antivirali e antifungine su diverse colture agricole. Tuttavia, l'efficacia degli OE dipende in larga misura dai tempi e dai metodi di applicazione e non si conoscono le interazioni molecolari tra ospite, patogeno e OE, che sono alla base dell'efficacia degli OE.
Per aggirare gli inconvenienti dell'applicazione diretta, il presente progetto mirava a valutare se una fumigazione continua di vapori di OE può controllare diversi patogeni e a decifrare le interazioni molecolari tra ospite e patogeni causate dall'applicazione di OE per comprendere le modalità di azione sottostanti. Nell'ambito del progetto, è stata costruita una camera climatica su misura, che ha permesso una fumigazione continua di viti in vaso con diversi OE durante esperimenti a lungo e breve termine. Per determinare i diversi costituenti degli OE e la concentrazione di vapore di OE all'interno della camera è stato sviluppato un metodo GC-FID. I diversi OE sono stati scelti in base alla loro efficacia riportata in letteratura e successivamente testati su diversi patogeni della vite e valutati visivamente.
Gli oli più efficaci sono risultati quelli di Thymus vulgaris e Origanum vulgare, che sono stati poi utilizzati per studi molecolari a lungo termine sul patogeno più 'reattivo' P. viticola. Sono stati condotti diversi esperimenti con talee di vite dellacv Chasselas, infettate da P. viticola e successivamente esposte a fumigazioni continue di diverse concentrazioni di OE con diverse concentrazioni e tempi di applicazione. La fisiologia della pianta (fotosintesi, tasso di crescita) è stata registrata e le foglie sono state campionate a diversi punti temporali per la successiva estrazione dell'RNA.
Come risultato principale del progetto, abbiamo potuto dimostrare che il trattamento con vapori di olio di O. vulgare durante le 24 ore successive all'infezione è stato sufficiente a ridurre lo sviluppo della peronospora al 95%, il che dimostra l'ipotesi che la fase di vapore sia sufficiente a controllare i patogeni. L'estrazione dell'RNA da diversi trattamenti con OE e la successiva analisi RNA-seq hanno confermato l'osservazione visiva attraverso la mappatura dei genomi di V. vinifera e P. viticola. Meno dell'1% delle letture è stato mappato sul genoma di P. viticola dai campioni trattati, mentre fino al 30% delle letture è stato mappato dai controlli, confermando così l'osservazione visiva dell'assenza di P. viticola durante il trattamento. Una media dell'80% delle letture ha potuto essere mappata sul genoma di Vinifera per l'analisi dell'espressione differenziale, che ha prodotto un totale di 4800 trascritti modulati.
L'analisi dei geni differenzialmente espressi ha mostrato che i geni attivati dal trattamento con EO erano principalmente legati alla risposta allo stress biotico della pianta e alle interazioni pianta-patogeno. Anche i geni chiave che controllano la sintesi dell'etilene, dei fenilpropanoidi e dei flavonoidi sono stati fortemente attivati dall'EO. Questi risultati sono stati i primi a delucidare le interazioni EO-ospite-patogeno dei vapori di EO e indicano che l'efficacia antifungina dell'EO è dovuta principalmente all'attivazione del sistema autoimmune innato delle piante ospiti. Questi risultati sono di grande importanza per la produzione e la ricerca sui biopesticidi, sui prodotti fitostimolanti e per le strategie di selezione della resistenza.
Valutazione
RIENTH, M., CROVADORE, J., GHAFFARI, S., LEFORT, F., 2019, Oregano essential oil vapour prevents Plasmopara viticola infection in grapevine (Vitis vinifera) and primes plant immunity mechanisms, PLoS ONE, 14(9): e0222854(link)
RIENTH M, GHAFFARI S., CLEROUX M., PERNET A., CROVADORE J., REMOLIF E., BURDET J.-P., LEFORT F., Volatile organic compunds from essential oils as a sustainable alternative to pesticides -dechering the molecular basis underlying their mode of action and their role as plantimmunity primers, The Second Annual Meeting of COST Action CA17111 " INTEGRAPE 2020 ": Multi-omics data integration for genotype-phenotype association, 3-5 March 2020, Ljubljana, Slovenia
RIENTH M., CROVADORE J., GHAFFARI S., CLÉROUX M., PERNET A., REMOLIF E., BURDET J.-P., LEFORT F., Il vapore di Origanum vulgare attiva i meccanismi di difesa nella vite (Vitis vinfera) e ostacola l'infezione da Plasmopora viticola, Conferenza internazionale OENOBIO, 18 novembre 2019, Bucarest, Romania.
RIENTH M., GHAFFARI S., CLEROUX M., PERNET A., CROVADORE J., REMOLIF E., BURDET J.-P., LEFORT F., Le vie di autodifesa della Vitis vinifera (Chasselas) possono essere attivate dal vapore di olio essenziale, che blocca l'infezione della peronospora (Plasmopora viticola), 42° Congresso mondiale della vite e del vino, 15-19 luglio 2019, Ginevra, Svizzera.
2017 - 2019
Partner: Hepia
Finanziamento: HES-SO
