Approcci innovativi e sostenibili per il controllo delle malattie fungine dei prodotti ortofrutticoli

Postharvest management of fruit is an importan point for the production chain, as it is the last step in the production chain before commercialization. Chemical and microbiological contaminations, at this stage, can directly affect the health of the consumer, and also cause significant economic losses. Fruits are susceptible to many postharvest fungal diseases such as those caused by Botrytis cinerea, Penicillium spp. and Monilinia spp. Among the possible control strategies, the use of biocontrol agents (BCAs) appears to be one of the most promising. The yeast-like fungus Aureobasidium pullulans is a good candidate, especially due to its high stress tolerance and ability to survive under extreme conditions. Strains of A. pullulans were isolated during the winter season and molecularly characterized, with the goal of finding active antagonists to use during fruit storage. Thirty-eight strains were characterized, and only two (UC14 and AL25) were selected for their remarkable antagonistic activity against one of the major postharvest fungal pathogens of stone fruit, Monilinia fructicola. Strain UC14 was subsequently evaluated against Penicillium expansum, a known pathogen of apples The strain confirmed, during the research, its potential as BCA, particularly due to its persistence during the long storage and its ability to reduce patulin accumulation. For an effective use of BCAs, the formulation is the key step; therefore, an important part of this thesis was dedicated to its development. AP1 strain, weas used as active ingredients of two types of formulations (wettable powder, WP, and oil dispersion, OD), developed in collaboration with a partner company. The evaluation of the obtained products showed some efficacy limitations in the WP formulation. Instead, the OD formulation, having AP1 as active ingredient, was found to be the most effective in controlling pathogens in pre- and post-harvest conditions, such as Rhizoctonia solani and B. cinerea. The broad spectrum of action of a formulation is the main desired feature of such products, and therefore the developed prototypes were tested under different conditions and on different hosts, such as lettuce and table grapes. On lettuce, in addition to the use of formulations containing a single strain cells, the growth promoting effects on plants of aqueous extracts based on Agaricus bisporus wastes was tested. In addition to being a good BCA, A. pullulans is also an excellent producer of pullulan, a polymer with excellent technological properties and recognized as GRAS. For this reason, different A. pullulans strains were assayed to verify their ability to produce this polymer. The macromolecules obtained were subsequently characterized by chemical analysis (NMR, FT-IR, and DSC) and evaluated for subsequent use as edible coating on fruit. In particular, the efficacy of the obtained pullulan coatings against Colletotrichum acutatum was verified. The obtained results open up new and interesting research perspectives such as the development of new formulations, application methods and uses of BCAs.

La gestione post-raccolta dei frutti è un punto fondamentale per la filiera produttiva, poiché rappresenta l’ultimo passaggio della catena produttiva prima della commercializzazione. Eventuali contaminazioni, di natura chimica e microbiologica in tale fase, oltre ad affliggere direttamente la salute del consumatore, causano ingenti danni di tipo economico. I frutti sono suscettibili a molte malattie fungine post-raccolta come quelle causate da Botrytis cinerea, Penicillium spp. e Monilinia spp. Tra le possibili strategie di controllo, l'uso di agenti di biocontrollo (BCAs, biocontrol agents) risulta una delle più promettenti. Il lievito Aureobasidium pullulans è un buon candidato grazie, in particolar modo, alla sua elevata tolleranza agli stress e alla capacità di sopravvivere in condizioni estreme. Ceppi di A. pullulans sono stati isolati durante la stagione invernale e caratterizzati molecolarmente, con l'obiettivo di trovare antagonisti attivi da utilizzare durante la conservazione della frutta. Sono stati caratterizzati 38 ceppi e solo due (UC14 e AL25) sono stati selezionati per la loro notevole attività antagonista nei confronti di uno dei principali patogeni fungini post-raccolta delle drupacee, Monilinia fructicola. Il ceppo UC14 è stato successivamente valutato contro Penicillium expansum, noto patogeno delle mele. Il ceppo ha confermato, durante la sperimentazione, il suo potenziale antagonista come BCA, in particolare grazie alla persistenza rilevata durante la lunga conservazione e alla sua capacità di ridurre l'accumulo di patulina. Per un efficace utilizzo dei BCA, la formulazione ne rappresenta il passo fondamentale, pertanto, una parte importante di questa tesi è stata dedicata allo sviluppo. Il ceppo AP1 è stato utilizzato come principio attivo di due tipologie di formulazione (wettable powder, WP e oil dispersion, OD), sviluppate in collaborazione con un'azienda partner. La valutazione dei prodotti ottenuti ha dimostrato alcuni limiti di efficacia solo nella formulazione WP. La formulazione OD, avente come principio attivo AP1, è risultata la più efficace nel controllo dei patogeni in pre- e post-raccolta come Rhizoctonia solani e B. cinerea. L'ampio spettro d'azione di un formulato è la principale caratteristica auspicata di tali prodotti, perciò, i prototipi sviluppati sono stati testati in diverse condizioni e su diversi ospiti, come lattuga e uva da tavola. Nel caso studio su lattuga, oltre all’utilizzo di formulazioni contenente un singolo ceppo, è stato verificato l’effetto stimolante su pianta di un estratto acquoso a base di scarti di coltivazione di Agaricus bisporus. Oltre ad essere un buon BCA, A. pullulans è anche un ottimo produttore di pullulano, un polimero con eccellenti proprietà tecnologiche e riconosciuto come GRAS. Per questo motivo, una selezione di ceppi di A. pullulans è stata saggiata per verificare la sua capacità produttiva di tale polimero. Le macromolecole ottenute sono state successivamente caratterizzate mediante analisi chimiche (NMR, FT-IT e DSC) e valutate per un successivo utilizzo come rivestimento commestibile su frutta. In particolare, è stata verificate l'efficacia del pullulano ottenuto nei confronti di Colletotrichum acutatum. I risultati ottenuti aprono così nuovi ed interessanti spunti di ricerca come lo sviluppo di nuove formulazioni, metodi di applicazione e utilizzi dei BCA.