Prodotti alternativi al rame per il controllo dei patogeni degli agrumi e il loro impatto sulle comunità microbiche benefiche della carposfera

Citrus cultivation represents one of the most important industries worldwide, with the Mediterranean countries serving as major citrus producers. Colletotrichum spp. and Alternaria alternata currently pose threats to Mediterranean citriculture, causing severe preharvest fruit symptoms of anthracnose and Alternaria brown spot respectively, and leading to substantial economic losses. The management of these pathogens is increasingly problematic, particularly in organic citrus orchards where disease management largely relies on the use of copper-based antimicrobials. With limitations in the use of Cu compounds imposed by the European Commission, due to the demonstrated noxious effects on environment, alternative control strategies are needed. This need is particularly emphasized in Sicilian citrus farming, which holds a prominent position in organic production worldwide. Consequently, the research for sustainable strategies is highly advocated, and should explore multiple possibilities, such as alternative formulations or the investigation and promotion of the beneficial members of the fruit microbiome. In this context, the multidisciplinary research activities of the Ph. D. thesis focused on: (i) identifying alternative biological products able to reduce or phase out copper-base antimicrobials in citrus farming; (ii) evaluating the effectiveness of alternative products across different citrus orchards in pluriannual trials; (iii) understanding the microbial composition of citrus fruit carposphere, delineating core members, and elucidating the beneficial component; (iv) assessing the impact of alternative and copper treatments on the fruit microbiome; (v) establishing a collection of bacterial strains with antagonistic traits belonging to the core microbiome using an integrated and innovative approach. Overall, the obtained results provide evidence of the effectiveness and sustainability of alternative products. Alternative products emerge as promising substitutes to copper-based antimicrobials in managing citrus fungal diseases for a large-scale use and as promoters of a beneficial fruit microbiome. Furthermore, key information on the microbiome composition of citrus fruit carposphere were uncovered, widening its limited knowledge. An innovative and integrative study approach is proposed by integrating cultivable-dependent and cultivable-independent tools as an effective method to elucidate microbiome potential in disease management strategies. Finally, a collection of high-specialized biological control agents is available for future research.

L’agrumicoltura rappresenta uno dei più importanti settori agricoli a livello mondiale, e i Paesi del bacino del Mediterraneo svolgono un ruolo chiave nella produzione globale di agrumi. Colletotrichum spp. e Alternaria alternata rappresentano una minaccia per la agrumicoltura mediterranea, in quanto in grado di causare, già in campo in preraccolta, gravi sintomi di antracnosi e maculatura bruna sui frutti, determinando consistenti perdite economiche. La gestione di questi patogeni è sempre più problematica, soprattutto negli agrumeti biologici, dove il controllo delle malattie si basa ampiamente sull'uso di antimicrobici a base di rame. Con le restrizioni nell'uso di composti di rame imposte dalla Commissione Europea, a causa dei dimostrati effetti nocivi sull'ambiente, è sempre più urgente la ricerca e validazione di strategie di controllo alternative. Questa necessità è particolarmente urgente nella agrumicoltura siciliana, che occupa una posizione di rilievo nella produzione biologica a livello mondiale. Di conseguenza, la ricerca di strategie sostenibili è fortemente auspicata e dovrebbe esplorare molteplici possibilità, quali lo studio e la validazione di bioprodotti alternativi e lo studio e la promozione dei membri benefici del microbioma della frutta. In questo contesto, le attività di ricerca multidisciplinari di questa tesi di dottorato si sono concentrate sulla: (i) identificazione di prodotti biologici alternativi in grado di ridurre o sostituire gli antimicrobici a base di rame nella coltivazione degli agrumi; (ii) valutazione della efficacia di tali prodotti in diversi agrumeti attraverso prove pluriennali; (iii) comprensione della composizione microbica del frutto di agrumi, delineando i membri core ed evidenziando la componente benefica; (iv) valutazione dell'impatto dei trattamenti alternativi e a base di rame sul microbioma della carposfera degli agrumi; (v) costruzione di una collezione di ceppi batterici con tratti antagonisti appartenenti al microbioma core mediante un approccio integrato e innovativo. Nel complesso, i risultati ottenuti forniscono prove dell'efficacia e della sostenibilità dei prodotti alternativi. Tali prodotti emergono come promettenti sostituti agli antimicrobici a base di rame per il controllo delle malattie fungine degli agrumi su larga scala e come promotori di un microbioma benefico del frutto. Inoltre, sono stati rivelate importanti informazioni sulla composizione del microbioma della carposfera del frutto di agrumi, ampliando la limitata conoscenza in questo ambito. Si propone un innovativo ed integrato approccio di studio, che integra strumenti dipendenti e indipendenti dalla coltura quale metodo efficace per elucidare il potenziale del microbioma nelle strategie di gestione fitosanitaria. Infine, è disponibile una collezione di agenti di biocontrollo altamente specializzati per future ricerche.