Composti organici volatili negli oli essenziali per il controllo sostenibile dei funghi fitopatogeni in agricoltura
La quantità di pesticidi di sintesi utilizzati in viticoltura è relativamente elevata rispetto ad altre colture, a causa dell'alta suscettibilità della vite(Vitis vinifera L.) a malattie fungine come la peronospora(Plasmopora viticola), l'oidio e il marciume grigio(Botrytis cinerea). Le alternative per ridurre l'uso di fungicidi sono assolutamente necessarie per garantire la vitalità degli ecosistemi viticoli e per soddisfare le aspettative dei consumatori. Gli oli essenziali (OE) sono tra i prodotti naturali più promettenti per la protezione delle piante e hanno dimostrato le loro proprietà antibatteriche, antivirali e antifungine su diverse colture agricole. Tuttavia, l'efficacia degli oli essenziali dipende fortemente dal momento e dal metodo di applicazione. Inoltre, non si conoscono le interazioni molecolari tra l'ospite, il patogeno e l'olio essenziale, che sono alla base della loro efficacia.
Per superare gli svantaggi dell'applicazione diretta, questo progetto mirava a determinare se una fumigazione continua di OE potesse controllare diversi patogeni e, in secondo luogo, a comprendere le interazioni molecolari e i meccanismi di difesa ospite-patogeno causati dall'applicazione di OE. Nell'ambito del progetto è stata costruita una camera climatica su misura, che ha consentito la fumigazione continua di viti in vaso con diversi tipi di olio in esperimenti a breve e lungo termine. È stato sviluppato un metodo GC-FID per determinare i vari costituenti degli OE e la concentrazione di vapore all'interno della camera. Sono stati selezionati diversi oli essenziali in base alla loro efficacia riportata in letteratura e testati su diversi patogeni della vite. Il loro effetto è stato valutato visivamente. Gli oli più efficaci sono stati quelli di Thymus vulgaris e Origanum vulgare, che sono stati poi utilizzati per studi molecolari a lungo termine sul patogeno più "sensibile", P. viticola. Sono stati condotti diversi esperimenti con talee di vite di Chasselas, infettate da P. viticola ed esposte a fumigazione continua con diverse concentrazioni e durata di applicazione di OE. La fisiologia della pianta (fotosintesi, tasso di crescita) è stata monitorata e le foglie sono state campionate in tempi diversi per la successiva estrazione di RNA.
Come risultato principale del progetto, siamo stati in grado di dimostrare che il trattamento con vapore di olio diO. vulgare per 24 ore dopo l'infezione era sufficiente a ridurre lo sviluppo della peronospora del 95%, dimostrando l'ipotesi che la fase di vapore può essere sufficiente a controllare i patogeni. L'osservazione visiva è stata confermata dall'estrazione dell'RNA, dal sequenziamento e dalla mappatura dei genomi di V. vinifera e P. viticola. Meno dell'1% delle sequenze poteva essere associato al genoma di P. viticola nei campioni trattati rispetto al 30% dei controlli non trattati, confermando l'assenza di P. viticola in presenza del trattamento. Una media dell'80% delle sequenze è stata associata al genoma di V.vinifera per l'analisi dell'espressione, per un totale di 4.800 trascritti differenzialmente espressi.
L'analisi dei geni differenzialmente espressi ha mostrato che i geni attivati dal trattamento con EO erano principalmente legati alla risposta della pianta allo stress biotico e alle interazioni pianta-patogeno. Anche i geni chiave che controllano la sintesi di etilene, fenilpropanoidi e flavonoidi sono stati fortemente attivati dall'EO. L'obiettivo principale di questi risultati è stato quello di chiarire le interazioni olio-ospite-patogeno e di dimostrare che l'efficacia antifungina dell'olio è dovuta principalmente all'attivazione del sistema immunitario innato delle piante ospiti. Questi risultati sono di grande importanza per la produzione e la ricerca di biopesticidi, prodotti fitostimolanti e strategie per la selezione di piante resistenti.
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
