Biologia Applicata Biotecnologie. Difesa delle colture. Volume 1 - Parte generale. Materiali Guida per il docente

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Dif Dif esa delle colture esa delle colture

Volume 1 - Parte generale

Materiali

Guida per il docente

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modulo

modulo 1 1

Le piante Le piante

e le avversità e le avversità

2

INTRODUZIONE AI CONTENUTI I prerequisiti necessari per lo sviluppo e la comprensione dei contenuti sono richiamati dalle seguenti tracce concettuali.

Organismi: autotrofi, eterotrofi

Ecologia generale: organismi (produttori, consumatori, decompositori),

habitat, nicchia ecologica, catena alimentare, piramide ecologica Agroecologia: ambiente naturale, antropizzazione, agroambiente Rapporti trofici: saprofitismo, parassitismo, simbiosi

Cellula vegetale - struttura: parete, membrana, plastidi, vacuoli

Cellula vegetale - costituenti: molecole organiche, genoma, enzimi

Cellula vegetale - funzioni: metabolismo, osmosi, trasporto attivo e passivo

Piante superiori: morfologia e strutture Radici - funzioni: ancoraggio,

assorbimento, accumulo

Fusto - funzioni: trasporto linfa grezza, traslocazione linfa elaborata

Foglia - funzioni: fotosintesi, respirazione, traspirazione

Fiore e frutto - funzioni: riproduzione, moltiplicazione, accumulo

INQUADRAMENTO GENERALE E OBIETTIVI Perseguire e consolidare gli obiettivi voluti con lo sviluppo e la sintesi dei saperi proposti.

Le piante coltivate a scopo alimentare e ornamentale appartengono, in generale, alle Spermatofite.

Gli organismi ostili attaccano e parassitizzano le piante causando danni diretti o indiretti alle produzioni.

Le piante si contrappongono agli attacchi dei parassiti con vere e proprie reazioni di autodifesa di varia natura.

Nel tempo, col progredire delle pratiche agricole, l’uomo ha provveduto a sviluppare anche le tecniche di difesa contro i parassiti di varia natura.

Sin dalla notte dei tempi, la storia insegna che spesso le ragioni di grandi sconvolgimenti e migrazioni della specie umana sono riconducibili a problematiche legate alla distruzione delle coltivazioni agrarie.

- habitat - rizosfera - fillosfera - sfera legnosa

- parassiti

- agenti di malattia - agenti di danno

- sistema biologico di vigilanza

- reazioni di ipersensibilità - resistenze sistemiche acquisite

- pratiche agricole - colture agrarie - difesa in fase di produzione - difesa in fase di conservazione

- flagelli biblici - ruggine dei cereali - peronospora della patata - fillossera della vite - zolfo e rame

- arsenicati e oli minerali - piretroidi e DDT

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1.L’habitat della pianta comprende a. un ambiente fisico

b. due ambienti fisici diversi c. tre ambienti fisici diversi

2.La rizosfera è la zona occupata da a. radici

b. radici e terreno

c. radici, terreno e microrganismi

3.Le condizioni ambientali della fillosfera sono a. meno stabili rispetto a quelle della rizosfera b. più stabili rispetto a quelle della rizosfera c. identiche rispetto a quelle della rizosfera 4.Il rapporto biotrofico fra pianta e parassita

avviene

a. senza che le cellule vengano portate a morte b. con la morte delle cellule

c. con la morte di alcune cellule

5.Quando un parassita si sviluppa su sostanze ottenute dalla distruzione delle cellule si parla di a. rapporto biotrofico

b. rapporto emibiotrofico c. rapporto neurotrofico

6.Il triangolo della malattia rappresenta le interazioni

a. fra pianta e parassita

b. fra ospite, patogeno e condizioni ambientali c. fra ospite, patogeno e condizioni ambientali nel

tempo 7.Gli insetti sono

a. agenti di malattia b. agenti di danno c. entrambi

8.La fitopatologia è la scienza che si occupa di a. agenti di danno

b. agenti di malattia c. entrambi

9.Il sistema biologico di vigilanza è

a. un meccanismo di autodifesa della pianta

b. un sistema di penetrazione dei microrganismi c. un sistema di attacco degli insetti

10. Ospite suscettibile, patogeno virulento e condizioni ambientali favorevoli sono i tre elementi che si trovano

a. nello schema di Levitt b. nell’indice di MacKinney c. nel triangolo della malattia 11. La cuscuta è una

a. crittogama parassita b. pteridofita infestante c. fanerogama parassita 12. I funghi non sono organismi

a. eucariotici b. eterotrofi c. fotosintetizzanti 13. Gli sclerozi sono

a. conidiofori strettamente riuniti in fasci a partire dalla base

b. corpi ifali specializzati coinvolti nella sopravvivenza allo stato latente e capaci di sopravvivere nel terreno per periodi considerevoli (talora, anni)

c. corpi fruttiferi degli ascomiceti globosi e privi di aperture

14. I virus sono visibili al microscopio a. stereoscopico

b. ottico

c. elettronico a trasmissione

15. I batteri fitopatogeni sono organismi a. procariotici

b. capaci di penetrazione diretta nell’ospite (tramite perforazione della cuticola) c. pluricellulari

16.Nelle fanerogame parassite è assente a. l’austorio

b. la funzione clorofilliana c. l’organo fiorale

1. La fillosfera comprende fogli, fiori, frutti   2. Il grado di virulenza dipende solo da fattori

intrinseci  

3. Gli agenti di danno sono solo di natura

biologica  

4. Gli agenti di malattia sono solo di natura

biologica  

5. La rapidità di riproduzione di un organismo ne aumenta il grado di virulenza  

6. Il grado di virulenza dei patogeni dipende anche dalla pratica della monocoltura   7. L’epidemiologia studia la diffusione

delle malattie  

8. I patoeni neurotrofici non distruggono

le cellule della pianta  

9. L’autodifesa biologica della pianta dipende

da geni  

10. Le malattie delle piante non erano

conosciute in passato  

Vero o falso

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modulo

modulo 2 2

Lo studio Lo studio

delle malattie delle malattie

4

Piante: crittogame, fanerogame

Agenti naturali: ambiente, clima, elementi climatici

Agenti biotici: microrganismi (virus, viroidi, batteri, funghi)

Malattie: virali, batteriche, fungine Piante - fisiologia: nutrizione, fisiopatie (carenze, eccessi)

Piante autodifesa: meccanismi di reazione e riparazione

Le sfere trofiche: fillosfera, rizosfera, sfera legnosa

Apparati vegetativi: radici, fusto, foglie Apparati riproduttivi: fiore, frutto, seme Rapporto trofico: coevoluzione pianta e patogeno

Ciclo biologico: sessuato, asessuato, alternanza di riproduzione

Laboratorio biologico: strutture, materiali, microscopio (uso e funzioni)

Genetica: DNA, RNA, codice genetico, sintesi proteica, mutazioni e alterazioni geniche

Le malattie si manifestano con sintomi e alterazioni esteriori di cui dobbiamo indagare le cause.

I sintomi della malattia possono riguardare tutta la pianta o solo parte di essa.

La diagnosi deve fornire una descrizione precisa e completa della malattia indagata.

Le fasi di sviluppo, propagazione e diffusione della malattia sono diversifi cate in rapporto sia alle condizioni pedoclimatiche sia alla pianta ospite attaccata.

La resistenza delle piante ai patogeni e alla diffusione delle infezioni è data da barriere di tipo istologico-meccanico e di tipo chimico-biologico, o da recettori specifici.

Le malattie o il danno si distinguono in base all’agente o alla diagnosi, mentre le fi siopatie dipendono dalle condizioni ambientali.

- sintomatologia - eziologia - diagnosi

- sintomatologia diffusa - radici e colletto - tronco e rami - getti, foglie, fiori, frutti

- diagnosi sintomatica - diagnosi funzionale - diagnosi sierologica - diagnosi molecolare

- contatto e colonizzazione - penetrazione e

incubazione

- insorgenza dei sintomi - riproduzione ed evasione - sopravvivenza del patogeno

- difese pre-infezionali - difese passive o costitutive - difese attive o inducibili - difese post-infezionali e indotte

- malattie e danni - da fattori biologici - da fattori infettivi e parassitari

- stress ambientali e nutrizionali

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1.In base alla diffusione e alla severità

dell’infezione, le malattie si classificano come a. localizzate o sistemiche

b. endofitiche, ecto-endofitiche, ecto-epifitiche, ectofitiche ed epifitiche

c. endemiche, epidemiche, sporadiche e pandemiche

2.La divergenza sintomatologica è la situazione in cui

a. un agente di stress produce sulle piante una gamma di sintomi alquanto diversi fra loro b. si è in presenza di soli sintomi patognomonici,

ovvero quelli caratteristici ed esclusivi di una malattia, tali da accreditare una diagnosi c. si è in presenza di soli sintomi di sospetto,

ovvero quelli che si limitano a indirizzare il ragionamento diagnostico verso una determinata causa

3.La malattia è

a. un’alterazione improvvisa di struttura e funzione causata da un fattore irritante discontinuo

b. il prodotto di un mutuo conflitto e di una protratta e reciproca influenza tra pianta e patogeno

c. qualunque effetto avverso misurabile 4.Con il termine “inoculo” si intende

a. il punto, sulla superficie fogliare, in cui è avvenuta la penetrazione attiva di un patogeno fungino

b. l’insieme degli elementi infettivi (propaguli) di un agente patogeno

c. il vettore, attraverso il quale il propagulo penetra nell’ospite

5.Quanti sono i postulati di Koch?

a. 3 b. 4 c. 6

6.Un organismo che vive a spese di un altro essere vivente, senza fornire in cambio alcun beneficio, è

a. predatore b. saprofita c. parassita

7.Tutti i parassiti delle piante, salvo rare eccezioni, sono anche

a. autotrofi b. patogeni c. sporigeni

8.Le avversità in cui gli agenti eziologici sono di natura ambientale sono

a. virosi

b. agenti di danno c. fisiopatie

d. agenti di malattia e. funghi oomiceti

9.La penetrazione attiva di un patogeno a. viene attuata da virus, batteri, funghi

b. si attua quando il patogeno penetra attraverso il tegumento intatto

c. si attua quando il patogeno penetra attraverso vie artificiali (ferite, lesioni)

d. si attua quando il patogeno penetra attraverso vie naturali (stomi, lenticelle)

e. viene attuata esclusivamente dai funghi f. è un momento dell’incubazione

10. Il periodo di incubazione di un patogeno a. è un importante momento di contaminazione b. è un evento successivo all'infezione

c. è il tempo che intercorre fra il momento di inoculazione e la comparsa dei sintomi d. riguarda sia i parassiti endofiti sia quelli ectofiti e. riguarda solo i parassiti endofiti perché si

sviluppano nell'ospite 11. L’inoculazione è

a. il momento in cui il patogeno ha raggiunto l’ospite

b. la fase di evasione del fungo

c. la fase di moltiplicazione del patogeno

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1. analisi istologica

2. analisi visiva di laboratorio 3. campionamento

4. isolamento in vitro

5. comparazione di sintomi 6. camera umida

7. analisi visiva di campo 6 Modulo 2 - Lo studio delle malattie

Ordina i momenti della diagnostica fitopatologica

Ordina le fasi della patogenesi post-infettiva

1. Per una diagnosi corretta devo raccogliere

anche parti sane  

2. La resistenza è la proprietà della pianta

ad essere disponibile all’infezione e diffusione   3. Per una diagnosi corretta bisogna conoscere

le condizioni dell’ambiente  

4. Solo quando il patogeno attraversa ferite e vie artificiali si parla di penetrazione passiva   5. Il periodo di incubazione si verifica fra

l’inoculazione e la comparsa dei sintomi   6. La penetrazione attiva avviene attraverso vie

naturali, stomi e lenticelle  

7. La reazione della pianta all’infezione può essere rivolta contro le tossine prodotte

dal patogeno ^{ }

8. Per una diagnosi corretta devo prendere solo

i campioni malati  

9. Le fisiopatie sono originate solo da stress

idrici ^{ }

10. Le infezioni secondarie sono tipiche

di infezioni monocicliche  

11. La refrattarietà è la capacità di una pianta a

resistere a un attacco ^{ }

12. L’incubazione è il tempo che intercorre fra l’ingresso del patogeno e la manifestazione

dei sintomi ^{ }

13. Il potenziale di inoculo è la resistenza

di una pianta  

14. La disponibilità di una pianta ad ammalarsi

è detta immunità ^{ }

15. La gravità di una infezione dipende solo

dalla virulenza del patogeno   16. Una malattia è localizzata quando non

esiste inoculazione ^{ }

17. Quando i patogeni svolgono la loro azione all’interno dell’ospite sono detti

endoparassiti  

18. La diagnosi è l’aspetto con cui si manifesta

una malattia  

19. La camera umida è un metodo

di campionamento  

20. La resistenza post-infezionale è detta

refrattarietà  

Vero o falso

1. inoculazione 2. comparsa dei sintomi 3. penetrazione passiva 4. incubazione

Associa alla definizione il termine corrispondente

1. malattia localizzata

2. malattia a veloce diffusione

3. malattia che interessia più continenti 4. si manifesta quando la pianta ha contratto

infezione

5. grado di patogenicità

6. penetrazione del patogeno attraverso il tegumento 7. quantità di patogeni che consente l’infezione

8. spore agamiche atte a conservare il fungo

9. periodo che intercorre fra inoculazione e comparsa dei sintomi

10. proprietà della pianta ad essere attaccata dal patogeno

A immunità B attiva C clamidospore D endemica

E incubazione F suscettibilità G virulenza H epidemica I pandemica

A potenziale di inoculo

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Fitovir

Fitovir us us

Genoma: struttura del DNA e del RNA Cellula eucariote: struttura e

metabolismo, sintesi proteica

Tessuti vegetali: strutture, plasmodesmi, floema, xilema

Meristemi apicali: tessuti meristematici, differenziazione cellulare

Sintomatologia: pianta, organi, tessuti Diagnostica: metodiche di campo e laboratorio

Propagazione vegetativa: talea, margotta, propaggine, innesto Colture in vitro: isolamento, propagazione, moltiplicazione

Le piante, così come tutti gli esseri viventi, sono attaccate da entità infettive chiamate “virus”

e “viroidi”; questi sono parassiti obbligati, che causano ingenti danni alle coltivazioni agrarie.

I fitovirus sono costituiti da una molecola di acido nucleico, spesso RNA a filamento singolo, dentro un involucro proteico e, per replicarsi e diffondersi, sfruttano il metabolismo dell’ospite.

Sotto il profilo epidemiologico e fitoiatrico, è importante conoscere il modo di trasmissione da una pianta infetta a una sana, trasmissione che può avvenire sfruttando i metodi di riproduzione della pianta infetta oppure con veri e propri vettori esterni.

Quando non è possibile diagnosticare la presenza di virus, con metodi visivi, sono necessarie specifiche tecniche di laboratorio per certificare la reale condizione di “virus-esenti”.

Non esiste una cura diretta contro le virosi; tuttavia è possibile l’azione preventiva contro il rischio infezione, sia con tecniche di accertamento in laboratorio sia agendo direttamente contro i possibili vettori esterni.

- caratteristiche del virus - morfologia esterna - classificazione delle entità virali

- struttura del virus - struttura del capside - biologia virale

- diffusione del virus - trasmissione verticale - trasmissione orizzontale - trasmissione per vettore

- metodologie di rilevamento - piante indicatrici - diagnosi sierologiche - test ELISA

- distruzione delle piante infette

- termoterapia per piante- madri

- colture in vitro di apici meristematici

- esclusione ed eradicazione dei vettori esterni

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8 Modulo 3 - Fitovirus

Verifica dell’apprendimento - Modulo 3

1. I virus sono cellule  

2. Alcuni i virus hanno un capside   3. I virus si muovono autonomamente   4. I virus sono formati da un involucro proteico

e da acido nucleico  

5. La maggior parte dei virus vegetali presenta

DNA ^{ }

6. L'acido nucleico si localizza generalmente nel

nucleo della cellula ospite  

7. I retrovirus sono virus a DNA   8. I virus che diventano rossi alla colorazione

Gram sono negativi ^{ }

9. La termoterapia consiste nel bruciare

le parti infette  

10. La coltura meristematica è esente da virus   11. I virus sono organismi viventi   12. I virus sono formati da un capside e da

una molecola di acido nucleico  

Vero o falso

Domande a risposta aperta

1. Descrivi la struttura di un virus.

2. Descrivi la patogenesi delle virosi.

3. Come avviene la replicazione del virus?

4. Come avviene la trasmissione dei virus?

5. Quali sono le tecniche di profilassi e terapia dei fitovirus?

Domande a risposta multipla

1.I virus si riproducono per a. gameti

b. scissione binaria c. gemmazione d. nessuna di queste

2.I virus che attaccano le piante non si trovano nei tessuti

a. parenchimatici b. meristematici c. vascolari

3.Come si chiama l’involucro che costituisce la struttura esterna del virus?

a. Cartuccia b. Capsula c. Capside 4.I virus sono

a. nello stesso tallo b. in talli diversi

c. sia nello stesso tallo sia in talli diversi 5.Il test ELISA si esegue per

a. individuare una fisiopatia b. individuare un virus c. vedere i batteri

6.I virus sono visibili al microscopio a. stereoscopico

b. ottico

c. elettronico a trasmissione

7.Se i virioni sopravvivono nel vettore per un lungo periodo di ritenzione si parla di trasmissione

a. semipersistente b. persistente c. non persistente

8.Come si chiama la proprietà di un virus che, avendo infettato un ospite, previene o impedisce l'infezione dello stesso ospite da parte di un altro agente patogeno?

a. Preimmunità b. Resistenza acquisita c. Resistenza costitutiva

9.La trasmissione di un virus da genitori a figli attraverso seme, bulbi, talee è

a. orizzontale b. verticale c. indifferente

Se a ogni affermazione operi la scelta esatta, unendo le lettere troverai il nome di colui che ha individuato il primo virus nel mosaico del tabacco: Beijerinck.

A Sono cellule B Non sono cellule

E Hanno un capside O Hanno una parete

I Sono trasportati da vettori R Si muovono autonomamente

J Sono formati da un involucro proteico G Sono formati da soli acidi nucleici e da acido nucleico

S Il virus HIV è un virus a DNA E Il virus HIV è un virus a RNA

F L'acido nucleico si localizza generalmente R L'acido nucleico si localizza generalmente nel nel citoplasma della cellula ospite nucleo della cellula ospite

M Il virus HIV si trasmette attraverso l'aria I Il virus HIV si trasmette attraverso sangue e liquidi biologici

N I retrovirus sono virus a RNA H I retrovirus sono virus a DNA C I batteriofagi distruggono i batteri P I batteriofagi distruggono i virus

O I prioni sono virus K I prioni sono costituiti da proteine

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Batteri fitopatogeni

La cellula: procariote, eucariote Organismi: unicellulari, pluricellulari Genoma: cromosomi, mitosi e meiosi Cellula: membrana cellulare

Riproduzione: gamica e agamica Riproduzione: sessualità e parasessualità

Variabilità genica: mutazioni Attività trofica: endofitia ed epifitia Tessuti vegetali vascolari: floema e xilema

I batteri che parassitizzano i vegetali sono procarioti e possiedono generalmente una parete cellulare costituita da mureina, in base alla quale si distinguono in Gram + e Gram –; si riproducono sempre asessualmente e la variabilità genetica è garantita da fenomeni di parasessualità.

L’habitat in cui si sviluppano i batteri fitopatogeni è ricco di acqua, sostanze organiche, vitamine, ioni. Nei confronti della pianta sono soprattutto endofiti e si annidano nello xilema o negli spazi intracellulari.

Sulle piante i danni procurati dai batteri si manifestano con una sintomatologia che riguarda tutte le tre sfere poiché coinvolgono i vari tessuti costituenti la pianta.

Le malattie sviluppate dai batteri si evolvono sull’ospite seguendo varie fasi successive in funzione del substrato e delle condizioni influenti sulla crescita.

I fitoplasmi sono parassiti obbligati, incapaci di vivere al di fuori delle cellule vegetali ospiti. Sono microrganismi procarioti che si differenziano dai batteri per la mancanza di una propria parete cellulare.

- caratteristiche della cellula batterica - colorazione di Gram - scissione binaria - coniugazione,

trasformazione, traduzione

- batteri esterni o epifiti - batteri interni o endofiti - fattori determinanti la crescita batterica

- iperplasie, cancri, marciumi molli, maculature - malformazioni e anomalie dello sviluppo - batteriosi sistemiche, vascolari,

parenchimatiche - batteriosi vascolari parenchimatiche

- inoculazione - ancoramento - incubazione - evasione

- caratteristiche dei fitoplasmi

- biologia dello sviluppo - biologia della riproduzione

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10 Modulo 4 - Batteri fitopatogeni

Verifica dell’apprendimento - Modulo 4

Domande a risposta aperta

1. Che tipo di organismi sono i batteri?

2. Gli organuli cellulari sono presenti nella cellula batterica?

3. Come è formata la cellula batterica?

4. Come si riproducono i batteri?

5. Da che cosa è garantita la variabilità genetica dei batteri?

6. Che cosa è l’endospora?

7. I batteri fitopatogeni hanno generalmente l’endospora?

8. Come è detto l’involucro gelatinoso che avvolge la cellula di alcuni batteri?

9. Da che cosa è costituito il flagello?

10. Come appaiono i batteri Gram positivi?

11. Come appaiono i batteri Gram negativi?

12. In base a cosa i batteri possiedono colorazione diversa?

13. In base a cosa i flagelli si differenziano dai pili?

14. A seconda del luogo di infezione come si distinguono i batteri?

15. Come differisce l’inoculazione dei batteri da quella dei funghi?

16. Quali sono le aperture naturali attraverso cui penetrano i batteri?

17. Come avviene l’incubazione dei batteri?

18. Quali sono le fonti di inoculo dei batteri?

19. Come avviene la disseminazione dei batteri?

20. Come si classificano le malattie batteriche?

Domande a risposta multipla

1.I batteri fitopatogeni sono organismi a. procariotici

b. eucariotici c. pluricellulari

2.Le cellule procariotiche non hanno a. il citoplasma

b. il DNA

c. la membrana plasmatica d. la membrana nucleare

3.La parete della cellula batterica è costituita da

a. cellulosa b. chitina c. mureina

4.I batteri che alla colorazione Gram appaiono rossi sono

a. positivi b. negativi c. indifferenti

5.I batteri si riproducono per a. riproduzione sessuale b. schizogonia

c. sporogonia

6.La penetrazione dei batteri nella pianta è a. attiva

b. passiva c. indifferente

7.I batteri si moltiplicano durante un periodo detto

a. ancoramento b. propagazione c. incubazione

8.Quando i batteri si localizzano negli spazi intercellulari, le batteriosi sono

a. parenchimatiche b. vascolari

c. sistemiche

9.I fitoplasmi si differenziano dai batteri per a. maggiori dimensioni

b. presenza di ribosomi c. assenza della parete

10. Le malattie causate da fitoplasmi si localizzano nel

a. parenchima b. xilema c. floema

11. I batteri sono costituiti da cellule a. procariote

b. eucariote c. pluricellulari

12. La colorazione Gram dipende da a. citoplasma

b. parete

c. peptidoglicano

13. La colorazione Gram serve per colorare a. funghi

b. insetti c. virus d. batteri

14. I Gram positivi sono a. gialli

b. rossi c. blu