La contaminazione dei cereali da micotossine è un problema di sicurezza alimentare che riguarda le produzioni provenienti da tutto il mondo. In particolare, il mais e i prodotti da esso derivanti possono risultare contaminati da diverse classi di micotossine, tra esse, le più importanti sono il deossinivalenolo (DON), lo zearalenone (ZEA), le aflatossine (AF), l’ocratossina (OCRA) e le fumonisine (FUM). Le micotossine sono prodotti secondari del metabolismo di microorganismi fungini (muffe) appartenenti principalmente ai generi Fusarium, Aspergillus e Penicillium. Nel nord Italia, ma anche in altre regioni del mondo, la classe di micotossine che viene più spesso riscontrata nella granella di mais sono le fumonisine che possono essere presenti anche a livelli tali da sconsigliarne il consumo sia per l’alimentazione umana sia per l’alimentazione delle specie animali più sensibili. Il principale produttore di fumonisine è Fusarium verticillioides (Sacc.) Niremberg e visto l’effetto che queste tossine hanno, sia sulla salute umana sia su quella animale, la messa a punto di strategie di controllo capaci di contenere la colonizzazione della granella da parte di F.verticillioides e la conseguente contaminazione da fumonisine è diventata una aspetto di prioritario interesse nell’ambito della sicurezza alimentare. Attualmente le linee di difesa disponibili per contenere la contaminazione della granella di mais da micotossine sono legate all’applicazione delle buone pratiche agricole (BPA) seguite dalle buone pratiche di fabbricazione (BPF) (Rac CE 583/2006). Le BPA sono strategie di controllo indiretto volte a modificare le condizioni generali di sviluppo della pianta con lo scopo di ridurne gli stress ambientali promuovendone il fitness al fine di renderla meno suscettibile all’attacco dei patogeni. Tuttavia le diverse caratteristiche climatiche che caratterizzano i diversi areali di produzione del mais, ma anche le annuali fluttuazioni nel clima, rendono variabile il vantaggio ottenuto dall’applicazione delle BPA. L’integrazione tra strategie di controllo indiretto, quali l’applicazione delle BPA, e strategie di controllo diretto, basate sull’impiego di fungicidi o agenti di controllo biologico, può essere una soluzione per ottenere un controllo effettivo e stabile sia della colonizzazione della granelle da F.verticillioides sia della contaminazione da fumonisine. Al fine di pianificare efficaci strategie di controllo diretto risulta indispensabile conoscere quali siano le vie attraverso le quali F.verticillioides colonizza la pianta di mais. Esso può infettare la pianta di mais attraverso diverse vie di infezione ma la loro importanza relativa può cambiare nelle diverse aree geografiche. La prima serie di esperimenti ha permesso di verificare che, anche in Veneto, la principale fonte di inoculo è rappresentata dalle soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide (ECB: Ostrinia nubilalis (Hübner)) che è responsabile del 60% del contenuto finale di fumonisine della granella. Anche le infezioni che avvengono attraverso le sete rappresentano una via importante di ingresso mentre la colonizzazione endofitica che inizia dal seme infetto o dalle radici risulta di minore importanza. I test condotti sull’efficacia di diversi fungicidi nel contenere lo sviluppo di F.verticillioides hanno confermato l’efficacia degli inibitori dell’ergosterolo ed in particolare dei triazoli. Tuttavia la concia del seme, con fungicidi, ha dimostrato di non essere efficace o di avere un limitato effetto nel contenere la contaminazione da fumonisine e la colonizzazione da F. verticillioides della granella alla raccolta. Risultato peraltro atteso poiché le principali vie di infezione, attraverso le sete o le soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide, risultano distanti sia nello spazio che nel tempo dal punto di applicazione dei fungicidi. Invece l’applicazione di miscele di prodotti fitosanitari, ed in particolare di Metconazolo + Procloraz, sulle infiorescenze femminili sette giorni dopo la loro emissione ha permesso di ridurre la colonizzazione (-81%) da F. verticillioides e la contaminazione da fumonisine (-78%) della granella alla raccolta a livelli inferiori a quelli stabiliti per il mais destinato al consumo alimentare umano (4000 μg/kg). Tuttavia anche se per la distribuzione dei prodotti fitosanitari si è utilizzata una manica d’aria montata su macchina semovente scavalcante (trampolo), attrezzatura già presente in azienda ed impiegata per la distribuzione dei trattamenti insetticidi per il controllo della piralide, attualmente non è disponibile alcun prodotto fitosanitario registrato per l’impiego su mais ed inoltre va tenuto in considerazione quale potrebbe essere l’impatto ecologico che l’applicazione di questi prodotti potrebbe avere su una superficie, che solo in Veneto, è superiore ai 240.000 ha. Un’altra interessante strategia di controllo diretto potrebbe essere l’impiego di strategie di controllo biologico. Tra i diversi agenti di controllo, che in prove di laboratorio, serra e campo, hanno dimostrato essere in grado di controllare lo sviluppo di F.verticillioides interessanti risultati si sono ottenuti dall’applicazione sul seme di Trichoderma harzianum ceppo T22 e Acremonium zeae ceppo NRRL 13540. Nelle diverse prove sperimentali realizzate si è potuto verificare che la colonizzazione dell’apparato radicale della pianta di mais ad opera di T22 induce nella pianta delle risposte di resistenza in grado di contenere sia la colonizzazione da F.verticillioides (-70%) sia la contaminazione da fumonisine (-60%) nella granella alla raccolta. Diverso è il meccanismo di controllo espresso dal ceppo NRRL 13540 infatti la riduzione pari a -60% sia del livello di colonizzazione da F.verticillioides sia del livello di contaminazione da fumonisine rilevata nella granella alla raccolta, risulta associata ad un aumento nel livello di colonizzazione endofitica della pianta di mais da parte di A. zeae. Questo risultato permettono di ipotizzare una azione diretta di antagonismo da parte di A. zeae nei confronti di F. verticillioides che può essere legata alla capacità, già dimostrata in prove in vitro, di sintesi da parte del BCA delle pirrocidine A e B, molecole con azione antibiotica. Concludendo per ottimizzare l’efficacia delle strategie di controllo diretto quali l’impiego di fungicidi o di agenti di controllo biologico esse devono essere applicate insieme alle BPA in protocolli di lotta integrata che devono essere però pianificati in funzione delle caratteristiche climatiche proprie dei diversi areali di coltivazione del mais.

Mais e micotossine: possibilità di controllo.

RASERA, RICCARDO
2010

Abstract

La contaminazione dei cereali da micotossine è un problema di sicurezza alimentare che riguarda le produzioni provenienti da tutto il mondo. In particolare, il mais e i prodotti da esso derivanti possono risultare contaminati da diverse classi di micotossine, tra esse, le più importanti sono il deossinivalenolo (DON), lo zearalenone (ZEA), le aflatossine (AF), l’ocratossina (OCRA) e le fumonisine (FUM). Le micotossine sono prodotti secondari del metabolismo di microorganismi fungini (muffe) appartenenti principalmente ai generi Fusarium, Aspergillus e Penicillium. Nel nord Italia, ma anche in altre regioni del mondo, la classe di micotossine che viene più spesso riscontrata nella granella di mais sono le fumonisine che possono essere presenti anche a livelli tali da sconsigliarne il consumo sia per l’alimentazione umana sia per l’alimentazione delle specie animali più sensibili. Il principale produttore di fumonisine è Fusarium verticillioides (Sacc.) Niremberg e visto l’effetto che queste tossine hanno, sia sulla salute umana sia su quella animale, la messa a punto di strategie di controllo capaci di contenere la colonizzazione della granella da parte di F.verticillioides e la conseguente contaminazione da fumonisine è diventata una aspetto di prioritario interesse nell’ambito della sicurezza alimentare. Attualmente le linee di difesa disponibili per contenere la contaminazione della granella di mais da micotossine sono legate all’applicazione delle buone pratiche agricole (BPA) seguite dalle buone pratiche di fabbricazione (BPF) (Rac CE 583/2006). Le BPA sono strategie di controllo indiretto volte a modificare le condizioni generali di sviluppo della pianta con lo scopo di ridurne gli stress ambientali promuovendone il fitness al fine di renderla meno suscettibile all’attacco dei patogeni. Tuttavia le diverse caratteristiche climatiche che caratterizzano i diversi areali di produzione del mais, ma anche le annuali fluttuazioni nel clima, rendono variabile il vantaggio ottenuto dall’applicazione delle BPA. L’integrazione tra strategie di controllo indiretto, quali l’applicazione delle BPA, e strategie di controllo diretto, basate sull’impiego di fungicidi o agenti di controllo biologico, può essere una soluzione per ottenere un controllo effettivo e stabile sia della colonizzazione della granelle da F.verticillioides sia della contaminazione da fumonisine. Al fine di pianificare efficaci strategie di controllo diretto risulta indispensabile conoscere quali siano le vie attraverso le quali F.verticillioides colonizza la pianta di mais. Esso può infettare la pianta di mais attraverso diverse vie di infezione ma la loro importanza relativa può cambiare nelle diverse aree geografiche. La prima serie di esperimenti ha permesso di verificare che, anche in Veneto, la principale fonte di inoculo è rappresentata dalle soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide (ECB: Ostrinia nubilalis (Hübner)) che è responsabile del 60% del contenuto finale di fumonisine della granella. Anche le infezioni che avvengono attraverso le sete rappresentano una via importante di ingresso mentre la colonizzazione endofitica che inizia dal seme infetto o dalle radici risulta di minore importanza. I test condotti sull’efficacia di diversi fungicidi nel contenere lo sviluppo di F.verticillioides hanno confermato l’efficacia degli inibitori dell’ergosterolo ed in particolare dei triazoli. Tuttavia la concia del seme, con fungicidi, ha dimostrato di non essere efficace o di avere un limitato effetto nel contenere la contaminazione da fumonisine e la colonizzazione da F. verticillioides della granella alla raccolta. Risultato peraltro atteso poiché le principali vie di infezione, attraverso le sete o le soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide, risultano distanti sia nello spazio che nel tempo dal punto di applicazione dei fungicidi. Invece l’applicazione di miscele di prodotti fitosanitari, ed in particolare di Metconazolo + Procloraz, sulle infiorescenze femminili sette giorni dopo la loro emissione ha permesso di ridurre la colonizzazione (-81%) da F. verticillioides e la contaminazione da fumonisine (-78%) della granella alla raccolta a livelli inferiori a quelli stabiliti per il mais destinato al consumo alimentare umano (4000 μg/kg). Tuttavia anche se per la distribuzione dei prodotti fitosanitari si è utilizzata una manica d’aria montata su macchina semovente scavalcante (trampolo), attrezzatura già presente in azienda ed impiegata per la distribuzione dei trattamenti insetticidi per il controllo della piralide, attualmente non è disponibile alcun prodotto fitosanitario registrato per l’impiego su mais ed inoltre va tenuto in considerazione quale potrebbe essere l’impatto ecologico che l’applicazione di questi prodotti potrebbe avere su una superficie, che solo in Veneto, è superiore ai 240.000 ha. Un’altra interessante strategia di controllo diretto potrebbe essere l’impiego di strategie di controllo biologico. Tra i diversi agenti di controllo, che in prove di laboratorio, serra e campo, hanno dimostrato essere in grado di controllare lo sviluppo di F.verticillioides interessanti risultati si sono ottenuti dall’applicazione sul seme di Trichoderma harzianum ceppo T22 e Acremonium zeae ceppo NRRL 13540. Nelle diverse prove sperimentali realizzate si è potuto verificare che la colonizzazione dell’apparato radicale della pianta di mais ad opera di T22 induce nella pianta delle risposte di resistenza in grado di contenere sia la colonizzazione da F.verticillioides (-70%) sia la contaminazione da fumonisine (-60%) nella granella alla raccolta. Diverso è il meccanismo di controllo espresso dal ceppo NRRL 13540 infatti la riduzione pari a -60% sia del livello di colonizzazione da F.verticillioides sia del livello di contaminazione da fumonisine rilevata nella granella alla raccolta, risulta associata ad un aumento nel livello di colonizzazione endofitica della pianta di mais da parte di A. zeae. Questo risultato permettono di ipotizzare una azione diretta di antagonismo da parte di A. zeae nei confronti di F. verticillioides che può essere legata alla capacità, già dimostrata in prove in vitro, di sintesi da parte del BCA delle pirrocidine A e B, molecole con azione antibiotica. Concludendo per ottimizzare l’efficacia delle strategie di controllo diretto quali l’impiego di fungicidi o di agenti di controllo biologico esse devono essere applicate insieme alle BPA in protocolli di lotta integrata che devono essere però pianificati in funzione delle caratteristiche climatiche proprie dei diversi areali di coltivazione del mais.
2-feb-2010
Italiano
F. verticillioides, fumonisins, integrated pest management, biological control, chemical control, mycotoxins, maize
Università degli studi di Padova
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Il codice NBN di questa tesi è URN:NBN:IT:UNIPD-118302