Nematodi a cisti della patata: parassiti devastanti

Patate (Solanum tuberosum L.) sono un alimento importante a livello mondiale poiché sono ricchi di carboidrati e offrono quantità significative di proteine, vitamine e fibre alimentari. Anche se le patate prosperano meglio nei climi temperati, vengono coltivate in oltre 150 paesi. Come molte colture agricole, le patate devono affrontare il problema di una serie di parassiti e agenti patogeni. Tra questi, i nematodi a cisti della patata (PCN) si distinguono come uno dei parassiti più gravi nella produzione di patate.

Due specie di PCN, Globodera rostochiensis (Wol.) e Globodera pallida (Pietra), rappresentano una minaccia significativa per le piante della famiglia delle Solanacee. Originari della regione andina del Sud America, questi nematodi hanno stabilito una presenza globale insieme alla patata. La diffusione iniziale dei PCN fu probabilmente un'introduzione in Europa avvenuta nel 1850 attraverso spedizioni di semi contaminati. Queste spedizioni sono state motivate dalla ricerca europea di germoplasma resistente alla peronospora in seguito alla devastazione della carestia irlandese delle patate. Fu solo nel 1881 che i danni ai PCN furono registrati, poiché ci vollero quasi tre decenni perché le popolazioni di PCN raggiungessero i livelli necessari per causare danni notevoli al raccolto.

Per creare soluzioni efficaci per combattere i PCN, è importante comprenderne il ciclo di vita. Entrambi G. rostochiensis and G. pallida mostrano cicli di vita simili. Prima della schiusa, il nematode giovanile di primo stadio (J1) subisce la sua prima muta all'interno della cisti e diventa un nematode giovanile infettivo di secondo stadio (J2). La schiusa dell'uovo dipende da vari fattori ambientali, il principale fattore scatenante sono gli essudati radicali secreti dalle piante ospiti. Tali essudati segnalano al J2 che una fonte di cibo vitale è nelle vicinanze. Dopo aver trovato una radice ospite, J2 la fora e si sposta sul periciclo. All'interno di questa regione, J2 seleziona una cellula da trasformare in un sito di alimentazione, noto come sincizio. Il J2 subisce tre ulteriori mute per progredire verso lo stadio adulto. Durante queste mute evolutive, il sesso del nematode viene determinato in base alla disponibilità di nutrienti. I nutrienti limitati danno luogo a PCN maschili, mentre i nutrienti sufficienti producono PCN femminili. La quarta ed ultima muta segna il passaggio allo stadio adulto. Le femmine rimangono nella radice per continuare l'assorbimento dei nutrienti e espandersi in dimensioni fino a rompere la corteccia della radice. I maschi escono dalla radice per individuare le femmine e sono guidati dai feromoni prodotti da queste ultime per la riproduzione sessuale. Dopo la fecondazione, la femmina si ingrandisce e alla fine muore gonfia. La cuticola del nematode si indurisce per formare una parete cistica protettiva. Il colore della cisti fornisce un modo semplice per distinguere tra le specie. Globodera rostochiensis le cisti sono di colore giallo dorato, mentre G. pallida le cisti sono bianche o color crema.

All'interno della cisti, centinaia di nematodi J2 si sviluppano dai J1 all'interno delle uova e attendono un segnale per schiudersi. Queste uova dormienti possono persistere nel terreno per 20 o più anni senza una coltura ospite. Il periodo eccezionalmente lungo in cui i PCN possono sopravvivere senza un ospite pone sfide significative ai coltivatori poiché richiede cure approfondite e pianificazione strategica per una gestione efficace dei PCN. Una tipica rotazione delle colture (ad esempio, patate sensibili seguite da 3 anni di varie colture non ospiti) è efficace nella gestione di molte altre malattie trasmesse dal suolo, ma è troppo breve per ridurre significativamente i livelli di popolazione di PCN.

I PCN possono ridurre significativamente la resa delle patate a seconda delle condizioni ambientali, della densità iniziale dei PCN e della cultivar coltivata. La riduzione della resa non è causata da danni ai tuberi, ma piuttosto dalla deviazione dei nutrienti essenziali da parte dei nematodi, che interrompe la crescita della pianta e riduce la produttività. Quando i nematodi entrano e si muovono attraverso le radici, infliggono anche danni fisici, che rendono la pianta suscettibile alle infezioni secondarie da altri agenti patogeni. Inoltre, i PCN compromettono la funzione radicale riducendo l'allungamento delle radici e diminuendo l'assorbimento dei nutrienti). Ciò porta a una crescita stentata del raccolto di patate e all'ingiallimento delle foglie. Sebbene questi sintomi siano indicatori di PCN, non sono esclusivi del parassita. Ciò consente loro di non essere rilevati per periodi prolungati. La comparsa tipicamente irregolare dei sintomi dei PCN in un campo infestato è attribuita alla distribuzione non uniforme dei PCN, poiché la loro mobilità limitata li confina in tasche localizzate. La diffusione dei PCN è generalmente facilitata da macchinari agricoli, attrezzature o patate da semina ricoperte di terreno infestato.

Poiché i PCN possono ridurre drasticamente la resa e sono difficili da gestire, in molte giurisdizioni (come gli Stati Uniti), i PCN sono classificati come organismi nocivi da quarantena. Questa designazione impone ai coltivatori interessati di aderire a misure fitosanitarie rafforzate per prevenire un'ulteriore diffusione e facilitare una riduzione graduale e l'eventuale eliminazione della popolazione di nematodi.

Esistono numerosi metodi per gestire i PCN, compreso l’uso di nematocidi, colture trappola e trattamenti del suolo. Poiché questa recensione è incentrata sul controllo mediante varietà resistenti, non discuteremo ulteriormente gli altri metodi, se non per notare che mostrano diversi livelli di efficienza e che possono essere utilizzati per ridurre le popolazioni di PCN da soli o in combinazione con l’impiego di varietà resistenti. di varietà resistenti.

Le varietà resistenti vengono generalmente utilizzate come parte di una rotazione colturale. La risposta di New York alla scoperta di G. rostochiensis rappresenta una storia di successo di come le rotazioni delle colture possono controllare i PCN senza la necessità dell’uso a lungo termine di nematocidi.

Come le colture trappola, le varietà resistenti in questa rotazione provocano la schiusa dei PCN ma consentono una riproduzione scarsa o nulla. Questo si riduce G. rostochiensis livelli di inoculo del 90% o più ogni volta che viene coltivata una varietà resistente. La coltura non ospite riduce ulteriormente i livelli di inoculo, mentre la cultivar suscettibile consente ai livelli di inoculo di aumentare, anche se non a livelli superiori rispetto a quando è iniziata la rotazione. Lo scopo della cultivar suscettibile si è evoluto nel tempo. Inizialmente è stato incluso perché a molti coltivatori non piacevano le varietà resistenti disponibili quando lo schema di rotazione fu istituito per la prima volta. Al giorno d'oggi, viene incoraggiata una cultivar suscettibile poiché aiuta a rallentare lo sviluppo della rottura della resistenza G. rostochiensis tensioni.

Oltre alla rotazione delle colture, New York impiega altre pratiche di gestione per favorire il controllo dei PCN, compreso il lavaggio obbligatorio delle attrezzature agricole prima che possano lasciare un campo infestato. L'USDA-APHIS esamina il terreno nei campi infestati dopo ogni raccolto di patate per garantire che i livelli di popolazione di PCN non siano aumentati a un livello in cui la diffusione rappresenta un rischio. L’aumento dei livelli di popolazione può essere un’indicazione che si è sviluppato un ceppo di rottura della resistenza. In definitiva, la gestione di successo di New York G. rostochiensis è stato possibile solo attraverso uno sforzo di collaborazione che ha coinvolto allevatori, nematologi, scienziati dell'estensione, coltivatori e funzionari regolatori statali e federali che hanno agito di concerto per contenere il parassita.

Riferimento: EPPO (2024) EPPO Database globale. https://gd.eppo.int 

Riferimento: Spychalla, P. e De Jong, WS (2024). Selezione per la resistenza ai nematodi cistili della patata Solanum tuberosum. Agraria, 64, 1167–1182. https://doi.org/10.1002/csc2.21244