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La resistenza a peronospora e oidio in vite: selezione assistita da marcatori molecolari

Informazioni tesi

  Autore: Giovanni Mian
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2016-17
  Università: Università degli Studi di Udine
  Facoltà: Agraria
  Corso: Scienze e Tecnologie Agrarie
  Relatore: Guido Cipriani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 76

La vite è in coltivazioni da circa 7000 anni ed è una delle più importanti piante coltivate nel mondo. Per questo motivo e per le esigenze del mercato, per garantire una buona produzione di uva con una buona qualità delle stesse fondamentale è il controllo fitosanitario. In particolare, tra le molte patologie che affliggono la V. vinifera, spiccano la peronospora e l’oidio; entrambi patogeni fungini biotrofi ma molto aggressivi (Weidenbach D. et al, 2014, Feng et al. 2009, Dick, 2002). Infatti, ad oggi, in viticoltura, vengono usati il 67 % di tutti i fungicidi utilizzati in agricoltura, ricordando che la superficie occupata dalla vite è pari solo al 3,3 % di tutta la superficie agricola mondiale (Eurostat, 2007). Nonostante ciò, le perdite annuali di uva oscillano comunque da minimi del 20% a punte del 40% (Ronald e Adamchack, 2008). Inoltre, grazie probabilmente all’uso sconsiderato dell’agrochimica avvenuta nel secolo scorso, si sono selezionate alcune razze di peronospora e oidio resistenti ad alcuni principi attivi. Questo rende la lotta a questi patogeni ancora più complessa e con un utilizzo ancora maggiore di fitofarmaci e con maggior costi d’impresa per le aziende agrarie. Inizialmente si era pensato che la coltivazione in tenuta di regime biologico e/o biodinamico con cui si escludono i prodotti chimici di sintesi potesse esser la miglior alternativa. Si è dunque usato il rame e pochi elementi per la difesa fitoiatrica. Il rame, però, non è un elemento che non presenta effetti negativi: oltre ad esser fitotossico e tossico per alcuni microrganismi è un metallo pesante che si accumula nei primi strati del suolo. Inoltre, alcune forme del rame, presentano una notevole persistenza con conseguenti problemi di residui nei mosti, nei vini e sulle uve (P. Mantovi, 2003). Il rame è stato utilizzato in maniera massiccia e, probabilmente, sconsiderata: si era infatti arrivati ad usare 80 Kg/Ha annui di questo elemento fin quando non è intervenuto il legislatore che ha portato il suo uso a un massimo 6 Kg/Ha/anno.
La coltivazione della vite quindi, specialmente per quanto concerne la protezione contro le malattie, risulta delicata. Questo enorme uso di composti chimici apporta numerose problematiche, dal punto di vista ambientale ma anche da quello della salute umana, dei microrganismi, dei residui e del pericolo di selezione di ceppi resistenti dei patogeni (Quaglia et al. 2011). Le recenti normative europee infatti sono volte a far ridurre l’uso dell’agrochimica attraverso costanti ricerche in questa direzione. Numerosi sono gli studi, per identificare strategie di difesa che non comportino un elevato uso di composti chimici o studi per provare nuove sostanze meno tossiche. Si tratta però sempre di adottare una lotta con agrofarmaci di sintesi. Un metodo efficacie per controllare in maniera efficiente il problema è quello di usare le resistenze ai patogeni presenti naturalmente nelle piante. Per questo i geni di resistenza si prestano ottimamente per la creazione di varietà resistenti alle malattie in quanto codificano per importanti proteine di difesa (proteine NBS LRR) che scatenano la più forte difesa delle piante, la così detta risposta ipersensibile (Girardin et al. 2003). Purtroppo il breeding della vite ha subito un lungo periodo di stallo nel secolo scorso (soprattutto in Italia), infatti è stato portato avanti solo da genetisti pionieri e temerari. Ad ogni modo, nei scorsi decenni, è ritornato a coprire l’importanza che deve. Attualmente, il miglioramento genetico è avanzato ed a oggi tramite tecniche di biotecnologia molecolare di selezione assistita da marcatori genetici possiamo accorciare i tempi e le spese per la selezione di varietà migliorate (Wan Y et al. 2008). In particolare il miglioramento per questi tratti consiste nell’ibridazione di specie resistenti, ma non in coltivazione perché non presentano tratti agronomici e vinificatori di buona qualità, con varietà già in coltivazione. In questo modo, una volta ottenuto l’ibrido tra le 2 varietà possiamo adottare uno schema di breeding denominato “back cross”, con il quale si re incrocia il nuovo ibrido portante i geni di resistenza con la varietà già in coltivazione in modo tale che, dopo ogni generazione di re incrocio, venga recuperata una specifica percentuale del genoma appartenente alla varietà buona. Così facendo, dopo 7 - 8 generazioni di back cross, avremo una nuova varietà con i geni di resistenza di un parentale e con circa il 97% del genoma della buona varietà (Barcaccia e Falcinelli, 2006).

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21 Capitolo 2: Obiettivo della tesi Numerosi fattori di natura biotica e abiotica, e tra i patogeni principalmente peronospora e oidio, sono causa di scadimenti qualitativi e di perdite produttive dei prodotti vegetali. Basti pensare che annualmente i fitopatogeni causano perdite nelle produzioni agricole mondiali che partono da un 20% dovuto a vari fattori (lotta non tempestiva, stagioni molto difficili in cui è complicato difendersi) per arrivare a punte del 40 % (Ronald e Adamchack, 2008). Il contenimento di tali perdite risulta necessario sia per garantire un adeguato reddito agli operatori del settore agricolo sia per mantenere produzioni tali da soddisfare la richiesta del mercato mondiale (Slater et al., 2003) Ulteriormente, per la vinificazione non è gradita la presenza di danni derivanti da attacchi di patogeni in quanto portano, oltre ad una riduzione in termini di quantità, anche un peggioramento organolettico dei futuri vini. Per quanto invece attiene l’uva da tavola, questa non deve avere difetti derivanti da malattie, come possono esser le spaccature sugli acini in seguito ad un attacco da oidio. Per ottenere buone produzioni dalla media alta qualità, attualmente, la lotta ai fitopatogeni si basa principalmente sull’utilizzo degli agrofarmaci. Tuttavia, il pericolo di selezione di ceppi fungini resistenti all’impiego di alcuni principi attivi, la revoca dell’autorizzazione all’impiego di alcuni di essi e la crescente sensibilità dell’opinione pubblica nei confronti delle tematiche eco tossicologiche, di qualità del prodotto e della salute umana connessa all’impiego degli agrofarmaci, hanno portato ad un incremento delle ricerche inerenti approcci di difesa alternativi a quello chimico (Quaglia et al. 2011). Una delle alternative da sempre considerata tra le più promettenti riguarda, appunto, l’impiego della resistenza genetica delle piante, in quanto può essere definita come una lotta “green”, ossia senza impatto sull’ambiente e/o sulla salute umana. La ricerca inerente le varietà resistenti era iniziata già nel secolo scorso. Subì poi un periodo di stallo, soprattutto per quanto riguarda l’interesse dei genetisti italiani, per poi riprendere negli ultimi decenni. Questo perché si capì, anche da noi, che le varietà geneticamente resistenti rappresentano il futuro dell’agricoltura. Obiettivo di questa tesi è di introgredire in varietà coltivate, agronomicamente valide, geni di resistenza attraverso l’incrocio tra varietà donatrici di geni R e varietà, appunto, già in coltivazione oppure incrociare diverse accessioni di specie resistenti. In questo modo si ottengono degli ibridi che nei successivi anni andranno reincrociati con il parentale agronomicamente valido al fin di recuperare il genoma della buona varietà preservando i geni di resistenza introgressi. Ulteriormente, l’obiettivo è anche di riscontrare diverse resistenze negli individui in modo tale da ottenere la piramidazione dei geni R e quindi ottenere varietà con uno spettro di resistenza più largo e maggiormente difensive. Per

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