BIOCONTROLLOBIOCONTROLLO

Agenti Patogeni degli InsettiAgenti Patogeni degli Insetti

Applicazioni biotecnologicheApplicazioni biotecnologiche

BIOCONTROLLOBIOCONTROLLO

Agenti Patogeni degli InsettiAgenti Patogeni degli Insetti

Applicazioni biotecnologicheApplicazioni biotecnologiche

Il BiocontrolloIl Biocontrollo

Biocontrollo naturale: esercitato dai regolatori demografici senza alcun intervento dell’uomo. Biocontrollo conservativo: manipolazione dell’ambiente o impiego di pratiche agronomiche

per proteggere o rafforzare I regolatori demografici (es. Aree di compensazione - aree rifugio). Biocontrollo accrescitivo: incremento, quantitativo e/o qualitativo,della popolazione dei

regolatori demografici appositamente allevati e liberati nell’ambiente (tecnica inoculativa e inondativa, coinvolge insettari e biofabbriche).

Biocontrollo associativo: introduzione di un regolatore demografico in un nuovo areale per ricostituire con l’organismo dannoso, accidentalmente importato, un’associazione trofica vantaggiosa, o costituire una nuova associazione con regolatore di diverso ospite.

Biocontrollo integrato: abbinamento di diverse strategie. Le piante migliorate geneticamente (incluse quelle transgeniche): La loro sostenibilità deve

essere meglio valutata. I prodotti naturali: sostanze derivanti da meccanismi di difesa diretta e indiretta delle piante,

inclusi I geni che le codificano. Gli insetti transgenici: impiego ancora limitato:, es. Autocidio realizzato con geni letali. Biocontrollo per autocidio: include la tecnica classica dell’insetto sterile (STI) e quella del

biocontrollo per autocidio.

È il controllo demografico degli organismi dannosi realizzato con l’impiego di organismi utili È il controllo demografico degli organismi dannosi realizzato con l’impiego di organismi utili o di loro prodotti nel rispetto della biodiversità e con il fine di proteggere le colture.o di loro prodotti nel rispetto della biodiversità e con il fine di proteggere le colture.

L’uso degli agenti patogeni nel controllo biologicoL’uso degli agenti patogeni nel controllo biologico

Gli Invertebrati, ivi compresi Artropodi e Insetti, sono soggetti a malattie, come tutti gli organismi viventi

La malattia è una condizione in cui uno stato di equilibrio di un organismo con il suo ambiente viene alterato

Gli agenti patogeni sono i responsabili della malattia Gli agenti patogeni entrano nel corpo dell’ospite o passivamente, con

l’alimentazione, o attivamente, attraverso le aperture naturali o penetrando direttamente attraverso la cuticola

Una volta all’interno dell’insetto, i patogeni si moltiplicano rapidamente, uccidendo l’ospite anche con la produzione di sostanze tossiche

La maggior parte degli agenti patogeni è caratterizzata da un’alta specificità verso l’ospite e alcuni di essi, in particolare i Virus, possono infettare gli insetti di un solo genere o di una sola specie

Epizooziologia: dipende dal trinomio ospite-agente patogeno-ambiente

Alcuni dati comparativi sulla biologia dei principali agenti patogeni degli insetti

VirusVirus BatteriBatteri FunghiFunghi ProtozoiProtozoi NematodiNematodi

Ospiti Ospiti bersagliobersaglio

Lepidotteri ed Lepidotteri ed Imenotteri. Imenotteri.

Elevata Elevata specificitàspecificità

Lepidotteri, Lepidotteri, Coleotteri e Coleotteri e

Ditteri. Spec. Ditteri. Spec. della sottosp.della sottosp.

MoltiMolti

Ceppi Ceppi specificispecifici

Molti Molti Specifici a Specifici a livello di livello di famigliafamiglia

Molti Molti

Modalità Modalità d’azioned’azione

IngestioneIngestione IngestioneIngestionePer contatto Per contatto attraverso la attraverso la

cuticolacuticolaIngestioneIngestione

Attraverso Attraverso aperture naturali aperture naturali

o cuticolao cuticola

Rapidità Rapidità dell’effettodell’effetto

3-10 giorni; 3-10 giorni; tempi più tempi più lunghi per lunghi per

Oryctes Oryctes virusvirus

30 min - 1 30 min - 1 giornogiorno

4-7 giorni4-7 giorniMalattia Malattia

cronica più cronica più che letaleche letale

1-5 giorni1-5 giorni

Agostino Bassi: la Patologia degli Insetti diventa una scienza sperimentaleAgostino Bassi: la Patologia degli Insetti diventa una scienza sperimentale Dimostra (1835) che il “mal del segno” del Baco da seta è causato da un microrganismo, il Dimostra (1835) che il “mal del segno” del Baco da seta è causato da un microrganismo, il

micete micete Beauveria bassianaBeauveria bassiana Louis Pasteur negli anni 1870Louis Pasteur negli anni 1870

Studia due malattie del Baco da seta, una virale e l’altra causata da un protozooStudia due malattie del Baco da seta, una virale e l’altra causata da un protozoo 1878: la prima esperienza significativa di “Lotta microbiologica” ad opera del russo Metchnikov1878: la prima esperienza significativa di “Lotta microbiologica” ad opera del russo Metchnikov

il fungo il fungo Metarhizium anisopliaeMetarhizium anisopliae viene utilizzato per controllare un fitofago del frumento, viene utilizzato per controllare un fitofago del frumento, Anisoplia austriacaAnisoplia austriaca..

Controllo microbiologico e Patologia degli InsettiControllo microbiologico e Patologia degli Insetti

Applicazioni di virusApplicazioni di virus1893: prima applicazione di Virus contro 1893: prima applicazione di Virus contro Lymantria disparLymantria dispar in Ungheria raccogliendo larve in Ungheria raccogliendo larve

malate, macinandole e usandole per il trattamento malate, macinandole e usandole per il trattamento Applicazioni di batteriApplicazioni di batteri

Berliner (1911): Berliner (1911): Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis Glaser (negli anni ’30)Glaser (negli anni ’30)

Prime sperimentazioni di campo con nematodi entomoparassiti, Prime sperimentazioni di campo con nematodi entomoparassiti, Neoaplectana glaseriNeoaplectana glaseri, , contro lo Scarabeide contro lo Scarabeide Popillia japonicaPopillia japonica

Dal 1965 la Patologia degli Insetti è parte integrante della Organizzazione Internazionale per il Controllo Dal 1965 la Patologia degli Insetti è parte integrante della Organizzazione Internazionale per il Controllo

BiologicoBiologico

Entità submicroscopicheEntità submicroscopiche Patogeni endocellulari Patogeni endocellulari

obbligatiobbligati Struttura: NucleocapsideStruttura: Nucleocapside

Genoma virale (DNA o Genoma virale (DNA o RNA) RNA)

Capside Capside capsula proteica che capsula proteica che

racchiude gli acidi nucleiciracchiude gli acidi nucleici

Forme delle particelle virali Forme delle particelle virali (“virioni”) caratteristiche dei (“virioni”) caratteristiche dei diversi gruppidiversi gruppi Classificati come Famiglie o Classificati come Famiglie o

GruppiGruppi Almeno 13 Famiglie annoverano Almeno 13 Famiglie annoverano

patogeni di invertebratipatogeni di invertebrati I Virus entomopatogeniI Virus entomopatogeni

BaculoviridaeBaculoviridae, Poxviridae, , Poxviridae, Reoviridae, Iridoviridae, Reoviridae, Iridoviridae, Parvoviridae, Polydnaviridae, Parvoviridae, Polydnaviridae, Ascovirus, Birnaviridae, Ascovirus, Birnaviridae, Rhabdoviridae, etc.Rhabdoviridae, etc.

L’infezione virale debilita l’ospiteL’infezione virale debilita l’ospite Crescita stentata, movimenti lenti, maggiore Crescita stentata, movimenti lenti, maggiore

esposizione verso i predatori, cambiamenti emolinfaesposizione verso i predatori, cambiamenti emolinfa

Insetti non gregari si raggruppano Insetti non gregari si raggruppano all’estremità di ramiall’estremità di rami

Alterazioni cromatiche verso tonalità più Alterazioni cromatiche verso tonalità più chiarechiare

Larve flaccide a “V” rovesciatoLarve flaccide a “V” rovesciato Inizio infezione – morte dell’insetto: da 2-3 Inizio infezione – morte dell’insetto: da 2-3

giorni fino a 2-3 settimane, in relazione alla giorni fino a 2-3 settimane, in relazione alla virulenza del ceppovirulenza del ceppo

Questa lentezza d’azione ne ha limitato l’uso finora Questa lentezza d’azione ne ha limitato l’uso finora alle sole aree forestalialle sole aree forestali

CPVCPV

NPVNPV

Ingestione di corpi di occlusioneIngestione di corpi di occlusione Il pH alcalino dell’intestino dissolve la Il pH alcalino dell’intestino dissolve la

matrice proteica del corpo di occlusione, matrice proteica del corpo di occlusione, liberando i virioniliberando i virioni

I virioni attaccano le cellule epiteliali I virioni attaccano le cellule epiteliali dell’intestino e si portano nel nucleo dell’intestino e si portano nel nucleo

Il genoma del virus si moltiplica nel Il genoma del virus si moltiplica nel nucleo cellulare per poi attaccare le nucleo cellulare per poi attaccare le cellule vicine cellule vicine

Passaggio nell’emolinfa e diffusione Passaggio nell’emolinfa e diffusione dell’infezione in tutto il corpodell’infezione in tutto il corpo

Dispersione dei poliedri dopo la morte Dispersione dei poliedri dopo la morte dell’insetto per rottura del tegumentodell’insetto per rottura del tegumento

Il principale gruppo di Virus usato Il principale gruppo di Virus usato nella lotta microbiologicanella lotta microbiologica

Specifici Specifici Innocui per vertebrati e pianteInnocui per vertebrati e piante Impatto ambientale bassissimoImpatto ambientale bassissimo

I baculovirus sono I baculovirus sono fotolabili (la luce è il fotolabili (la luce è il principale responsabile principale responsabile di inattivazionedi inattivazione

Aumento di stabilità e velocità d’azioneAumento di stabilità e velocità d’azione Virus ricombinanti + PiretroidiVirus ricombinanti + Piretroidi Inserimento di tossine provenienti dallo Inserimento di tossine provenienti dallo

scorpione algerino (scorpione algerino (Androctonus australisAndroctonus australis), ), dallo scorpione giallo (dallo scorpione giallo (Leirus Leirus quinquestriatus hebraeusquinquestriatus hebraeus), e dall’acaro ), e dall’acaro Pyemotes triticiPyemotes tritici

Inserimento di ormoni o enzimi coinvolti Inserimento di ormoni o enzimi coinvolti nella mutanella muta

Dubbi sui rischi potenziali dovuti Dubbi sui rischi potenziali dovuti all’accumulo di questi virus GM una all’accumulo di questi virus GM una volta rilasciati nell’ambientevolta rilasciati nell’ambiente

Baculovirus ricombinante

Isolamento e identificazione di Virus da fitofagi malati Isolamento e identificazione di Virus da fitofagi malati (Magnoler, Triggiani, Marani, Cavalcaselle, Dese(Magnoler, Triggiani, Marani, Cavalcaselle, Deseö)ö)

Pochi lavori sperimentali, soprattutto in campo forestalePochi lavori sperimentali, soprattutto in campo forestale Pochi formulati commerciali disponibiliPochi formulati commerciali disponibili

Madex®, a base di Granulovirus, utilizzato su Carpocapsa del Madex®, a base di Granulovirus, utilizzato su Carpocapsa del melo, distribuito da ItrachemBio e Isagromelo, distribuito da ItrachemBio e Isagro

Alcuni in fase di registrazione (es. Alcuni in fase di registrazione (es. Spodoptera exiguaSpodoptera exigua NPV) NPV) Mancanza di centri di produzioneMancanza di centri di produzione Scarsa informazione e mercato ridottoScarsa informazione e mercato ridotto

Procarioti unicellulariProcarioti unicellulari Sono ubiquitariSono ubiquitari Mancano di un vero Mancano di un vero

nucleo e di mitocondrinucleo e di mitocondri Si riproducono per Si riproducono per

scissione binariascissione binaria Sporigeni e asporigeniSporigeni e asporigeni Patogeni obbligati o Patogeni obbligati o

facoltativi (saprofiti o facoltativi (saprofiti o simbionti)simbionti)

Famiglie più importantiFamiglie più importanti Bacillaceae Bacillaceae EnterobacteriaceaeEnterobacteriaceae

BacillusBacillus spp. spp. Infettano principalmente Infettano principalmente

stadi larvali di fitofagistadi larvali di fitofagi SintomiSintomi: riduzione del : riduzione del

turgore dell’ospite turgore dell’ospite infettato; disfunzioni infettato; disfunzioni dell’apparato digerente dell’apparato digerente (con vomito e diarrea); (con vomito e diarrea); cambio di colorecambio di colore

E’ l’agente patogeno più E’ l’agente patogeno più diffuso ed utilizzato diffuso ed utilizzato

1911: Berliner isola in 1911: Berliner isola in Thuringia (Germania) un Thuringia (Germania) un batterio simile da batterio simile da Anagasta Anagasta kuehniella (kuehniella (Bacillus Bacillus thuringiensis)thuringiensis)

SporeineSporeine®® (1938): primo (1938): primo formulato commerciale a formulato commerciale a base di base di BtBt, in Francia, in Francia

Anni ’50 -’60: le ricerche Anni ’50 -’60: le ricerche di Steinhaus rilanciano di Steinhaus rilanciano l’interesse sul l’interesse sul BtBt e sui e sui preparati microbiologicipreparati microbiologici

1957: compare il 1957: compare il ThuricideThuricide®®, ancora oggi in , ancora oggi in commerciocommercio

Batterio ubiquitario, patogeno facoltativo, aerobio e sporigenoBatterio ubiquitario, patogeno facoltativo, aerobio e sporigeno Ciclo vitale con 2 fasi di crescita: Ciclo vitale con 2 fasi di crescita: Fase vegetativaFase vegetativa (con (con

abbondanza di nutrienti e una crescita esponenziale) e abbondanza di nutrienti e una crescita esponenziale) e SporulazioneSporulazione (nutrimento scarsamente disponibile) (nutrimento scarsamente disponibile)

la sporulazione produce, oltre alla la sporulazione produce, oltre alla sporaspora,, un un corpo corpo parasporaleparasporale con 1 o più inclusioni cristalline sintetizzate nella con 1 o più inclusioni cristalline sintetizzate nella cellula madre contenenti proteine (95%) e carboidrati (5%). cellula madre contenenti proteine (95%) e carboidrati (5%). Questi cristalli proteici hanno proprietà insetticide e sono detti Questi cristalli proteici hanno proprietà insetticide e sono detti tossine-tossine-BtBt, , δδ-endotossine o ICPs (Insecticidal Crystal Proteins). -endotossine o ICPs (Insecticidal Crystal Proteins).

Agisce per ingestioneAgisce per ingestione Nell’intestino, in condizioni di Nell’intestino, in condizioni di

pH particolari pH particolari (alcalino nel caso dei (alcalino nel caso dei

lepidotteri, acido nel caso dei coleotteri)lepidotteri, acido nel caso dei coleotteri), il , il cristallo si dissolve e la cristallo si dissolve e la protossina viene attivataprotossina viene attivata

Le tossine attivate si attaccano a Le tossine attivate si attaccano a specifici recettori presenti sulla specifici recettori presenti sulla membrana intestinale membrana intestinale Buona parte della specificità Buona parte della specificità

delle tossine dipende da questi delle tossine dipende da questi siti di ricezionesiti di ricezione

Le tossine entrano nelle cellule forando la membrana Le tossine entrano nelle cellule forando la membrana e distruggendone le funzioni e distruggendone le funzioni I fori alterano l’equilibrio osmotico della cellulaI fori alterano l’equilibrio osmotico della cellula

Le cellule collassano, i microvilli intestinali vengono Le cellule collassano, i microvilli intestinali vengono gradatamente riassorbiti con un progressivo gradatamente riassorbiti con un progressivo disfacimento delle pareti dell’epitelio intestinale disfacimento delle pareti dell’epitelio intestinale

I batteri si diffondono nel corpo dell’insettoI batteri si diffondono nel corpo dell’insetto L’emolinfa è un ottimo substrato di crescitaL’emolinfa è un ottimo substrato di crescita

La morte dell’insetto per setticemia sopraggiunge La morte dell’insetto per setticemia sopraggiunge nell’arco di 1-3 giorni dall’inizio dell’infezionenell’arco di 1-3 giorni dall’inizio dell’infezione

δδ-endotossine-endotossine Ogni sottospecie ne produce un Ogni sottospecie ne produce un

diverso numero (una o più) con diverso numero (una o più) con un’azione tossica specifica, capace un’azione tossica specifica, capace ciascuna di agire su un dato ospiteciascuna di agire su un dato ospite

Metaboliti secondari con attività Metaboliti secondari con attività insetticidainsetticida

A seconda della sottospecieA seconda della sottospecie -esotossine (termostabili)-esotossine (termostabili) --esotossine (termolabili)esotossine (termolabili) Proteine insetticide vegetative -Proteine insetticide vegetative -

VipsVips presenti nel supernatante del liquido presenti nel supernatante del liquido

di coltura vegetativodi coltura vegetativo Non formano cristalli proteiciNon formano cristalli proteici

Struttura tridimensionale di una -endotossina-endotossina

Struttura tridimensionale di una -endotossina-endotossina

Le sottospecie di Le sottospecie di Bt Bt vengono identificate vengono identificate mediante mediante testtest sierologici sierologici….…. Più di 40 sierotipi Più di 40 sierotipi

riconosciuti sulla base riconosciuti sulla base dell’antigene Hdell’antigene H

Le cellule vegetative del Le cellule vegetative del BtBt hanno almeno 2 antigeni hanno almeno 2 antigeni sulla loro superficie: sulla loro superficie: flagellare (H) e somatico flagellare (H) e somatico (O)(O)

… … morfologiamorfologia delle delle inclusioni parasporaliinclusioni parasporali … …

Cristalli bipiramidali, Cristalli bipiramidali, cuboidali, sferici, irregolari, cuboidali, sferici, irregolari, romboidaliromboidali

……e e classificazione delle classificazione delle --endoendotossinetossine in base alle in base alle loro loro proprietà insetticideproprietà insetticide

CRY I: LepidotteriCRY I: Lepidotteri CRY II: Lepidotteri e DitteriCRY II: Lepidotteri e Ditteri CRY III: ColeotteriCRY III: Coleotteri CRY IV: Ditteri NematoceriCRY IV: Ditteri Nematoceri Cyt: citolisina del Cyt: citolisina del BtiBti

Attualmente circa 60.000 ceppi isolati nel mondo, più di 60 Attualmente circa 60.000 ceppi isolati nel mondo, più di 60 sottospecie di sottospecie di Bt Bt identificate, 25 i cristalli proteici diversi, più identificate, 25 i cristalli proteici diversi, più di 200 le tossine isolatedi 200 le tossine isolate

Le sottospecie più importantiLe sottospecie più importanti Bt kurstakiBt kurstaki ( (BtkBtk, ceppo HD-1): isolato nel 1971 (Lab. Abbott), , ceppo HD-1): isolato nel 1971 (Lab. Abbott),

endospora con 1 o più cristalli proteici bipiramidali, attivo, in endospora con 1 o più cristalli proteici bipiramidali, attivo, in particolare suparticolare su larve,larve, di più di 100 specie di Lepidotteridi più di 100 specie di Lepidotteri

Sino agli anni ’70 si utilizzava il Sino agli anni ’70 si utilizzava il BtBt ssp. ssp. thuringiensisthuringiensis che però che però produceva anche la produceva anche la -esotossina; successivamente questa sostanza -esotossina; successivamente questa sostanza fu bandita ed il fu bandita ed il Bt thuringiensisBt thuringiensis fu sostituito dal fu sostituito dal Bt kurstakiBt kurstaki

Bt tenebrionisBt tenebrionis:: isolato nel 1982 da una pupa di isolato nel 1982 da una pupa di T. molitorT. molitor, , attivo su Coleotteri (Crisomelidi, Scarabeidi, attivo su Coleotteri (Crisomelidi, Scarabeidi, ma anche ma anche CoccinellidiCoccinellidi))

M-OneM-One®, Trident®, Ditera®, Novodor®®, Trident®, Ditera®, Novodor®

Bt israeliensisBt israeliensis ( (BtiBti, serotipo H14, serotipo H14)):: isolato nel 1976, cristallo isolato nel 1976, cristallo proteico sferico, produce 4 tossine, attivo nei confronti diproteico sferico, produce 4 tossine, attivo nei confronti di Ditteri Ditteri Culicidi (72 specie), Simulidi, Sciaridi, Chironomidi e TipulidiCulicidi (72 specie), Simulidi, Sciaridi, Chironomidi e Tipulidi

In Africa occidentale migliaia di km di fiumi vengono ogni anno trattati In Africa occidentale migliaia di km di fiumi vengono ogni anno trattati con il con il BtiBti contro contro SimuliumSimulium damnosumdamnosum, vettore di , vettore di OnchocercaOnchocerca filariafilaria..

In Germania ed in Cina programmi di controllo riusciti contro CulicidiIn Germania ed in Cina programmi di controllo riusciti contro Culicidi Formulati: TekmertecFormulati: Tekmertec®, Vectobac®, Bactimos®, Skeetal®®, Vectobac®, Bactimos®, Skeetal®

Alcune delle altre sottospecie: Alcune delle altre sottospecie: canadensis, galleriae, morrisoni, canadensis, galleriae, morrisoni, aizawai, alesti, kenyae, thompsoniaizawai, alesti, kenyae, thompsoni, etc., etc.

La ricerca di nuovi La ricerca di nuovi BtBt, che è tuttora in corso, ha portato in , che è tuttora in corso, ha portato in questi ultimi anni all’isolamento di ceppi attivi contro Imenotteri, questi ultimi anni all’isolamento di ceppi attivi contro Imenotteri, Emitteri, Mallofagi, Nematodi e ProtozoiEmitteri, Mallofagi, Nematodi e Protozoi

Il Il BtBt è facilmante biodegradabile in condizioni di campo è facilmante biodegradabile in condizioni di campo Temperatura, acqua, pH, radiazioni solari (in special modo gli UV)Temperatura, acqua, pH, radiazioni solari (in special modo gli UV)

Dopo più di 30 anni di utilizzo su milioni di ettari e diversi Dopo più di 30 anni di utilizzo su milioni di ettari e diversi biotopi biotopi non c’è stata alcuna segnalazione di effetti negativi non c’è stata alcuna segnalazione di effetti negativi sull’ambientesull’ambiente a seguito dell’uso del a seguito dell’uso del BtBt

Svariati test di tossicità hanno ripetutamente confermato che le Svariati test di tossicità hanno ripetutamente confermato che le tossine sono innocue per l’uomo e gli animali superiori (il basso pH tossine sono innocue per l’uomo e gli animali superiori (il basso pH intestinale dei mammiferi solubilizza e denatura i cristalli proteici). Il intestinale dei mammiferi solubilizza e denatura i cristalli proteici). Il BtBt è risultato innocuo per uccelli, pesci, vertebrati e invertebrati acquatici è risultato innocuo per uccelli, pesci, vertebrati e invertebrati acquatici e terrestri, compresa l’entomofauna utile (parassiti, predatori e e terrestri, compresa l’entomofauna utile (parassiti, predatori e impollinatori)impollinatori)

Unica eccezioneUnica eccezione per i ceppi che producono la per i ceppi che producono la -esotossina-esotossina. Meno . Meno selettiva delle selettiva delle -endotossine, nociva per 55 specie di 10 ordini diversi -endotossine, nociva per 55 specie di 10 ordini diversi (i.e. (i.e. Pieris brassicaePieris brassicae, , Musca domesticaMusca domestica, , Locusta migratoriaLocusta migratoria, , ApisApis melliferamellifera) oltre a nematodi () oltre a nematodi (MeloydogineMeloydogine) e vertebrati (topi).) e vertebrati (topi).

Fanno parte del gruppo anche Fanno parte del gruppo anche B. mycoides B. mycoides e e B. anthracisB. anthracis B. cereusB. cereus è stato riconosciuto responsabile di numerose intossicazioni è stato riconosciuto responsabile di numerose intossicazioni

alimentari e infezioni ocularialimentari e infezioni oculari

Questi 3 Bacillus appartengono allo

stesso gruppo

Questi 3 Bacillus appartengono allo

stesso gruppo

Il Il BtBt ed il ed il B. cereus, B. cereus, sono geneticamente e sono geneticamente e fenotipicamente fenotipicamente indistinguibili, eccetto indistinguibili, eccetto che per il plasmidio che per il plasmidio che codifica alla che codifica alla produzione nel produzione nel BtBt del del corpo parasporalecorpo parasporale

Arma batteriologica?

Arma batteriologica?

Paenibacillus popiliaePaenibacillus popiliae

Bacillus sphaericusBacillus sphaericus Molto attivo verso larve di Molto attivo verso larve di

zanzare (zanzare (Culex Culex ee Anopheles, Anopheles, non non su su Aedes)Aedes)

Cristalli proteici stabili se Cristalli proteici stabili se conservati a 4 °C e a pH neutroconservati a 4 °C e a pH neutro

Produce 2 tossine, binaria (Btx) e Produce 2 tossine, binaria (Btx) e zanzaricida (Mtx). I ceppi più zanzaricida (Mtx). I ceppi più virulenti le producono entrambe. virulenti le producono entrambe.

Più persistente del Più persistente del BtiBti Paenibacillus popiliaePaenibacillus popiliae

Non produce tossineNon produce tossine Invade l’emocele con le cellule Invade l’emocele con le cellule

vegetative, causando setticemiavegetative, causando setticemia Azione lenta Azione lenta Processo di produzione Processo di produzione

complessocomplesso

Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae (batteri asporigeni)(batteri asporigeni) Serratia entomophilaSerratia entomophila

““Ambra desease” su Ambra desease” su Costelytra zealandica Costelytra zealandica (Scarabeidae)(Scarabeidae)

Serratia marcescens Serratia marcescens Setticemia in OrtotteriSetticemia in Ortotteri

Saccharopolyspora spinosa Saccharopolyspora spinosa Nuova specie di Actinomicete Nuova specie di Actinomicete

(batteri vicini ai funghi), isolata nei (batteri vicini ai funghi), isolata nei CaraibiCaraibi

Principio attivo: SpinosadPrincipio attivo: Spinosad Metaboliti attivi: Spinosine (soprattutto Metaboliti attivi: Spinosine (soprattutto

A e D, ma se ne conoscono più di 30)A e D, ma se ne conoscono più di 30) Naturalyte: Nuova classe di agenti di Naturalyte: Nuova classe di agenti di

controllo (da controllo (da NaturalNatural e metabol- e metabol-yteyte)) Formulati registrati in 60 Paesi su 150 Formulati registrati in 60 Paesi su 150

colture. Successcolture. Success® e ® e LaserLaser®® Ampio spettro d’azione Ampio spettro d’azione

Tisanotteri (Tisanotteri (FrankliniellaFrankliniella), Lepidotteri ), Lepidotteri ((Lobesia, Spodoptera, Ostrinia, PlutellaLobesia, Spodoptera, Ostrinia, Plutella), ), Coleotteri (Coleotteri (LeptinotarsaLeptinotarsa), Ditteri (), Ditteri (Lyriomiza, Lyriomiza, Ceratitis, Bactrocera, AnophelesCeratitis, Bactrocera, Anopheles))

Azione perAzione per ingestione ingestione e per contatto e per contatto

Non tossico per gli Non tossico per gli ausiliari (tranne che per ausiliari (tranne che per Encarsia e OriusEncarsia e Orius))

Basso impatto ambientaleBasso impatto ambientale

…………. qualche dubbio ….. qualche dubbio ….

La produzione avviene generalmente in fermentatori, in La produzione avviene generalmente in fermentatori, in condizioni di buona ossigenazione, a 40 °C e pH neutro condizioni di buona ossigenazione, a 40 °C e pH neutro

Si utilizzano substrati economiciSi utilizzano substrati economiciEsaurito il substrato le cellule entrano nella fase di sporulazioneEsaurito il substrato le cellule entrano nella fase di sporulazioneI prodotti (spore, cristalli proteici e substrato non ancora utilizzato) vengono I prodotti (spore, cristalli proteici e substrato non ancora utilizzato) vengono concentrati mediante centrifugazioneconcentrati mediante centrifugazioneI formulati commerciali (granulari, polveri, sospensioni acquose o oleose, I formulati commerciali (granulari, polveri, sospensioni acquose o oleose, incapsulati, etc.) sono piu di 400 attualmenteincapsulati, etc.) sono piu di 400 attualmente

Si conserva per lungo tempo Si conserva per lungo tempo Per la distribuzione si possono utilizzare le stesse macchine Per la distribuzione si possono utilizzare le stesse macchine irroratrici dei prodotti chimiciirroratrici dei prodotti chimici

Importante la valutazione del momento dell’intervento, della dimensione delle Importante la valutazione del momento dell’intervento, della dimensione delle goccioline, delle dosi d’impiego e delle condizioni climatichegoccioline, delle dosi d’impiego e delle condizioni climatiche

Valore di mercato: 200 ml €Valore di mercato: 200 ml €

La produzione avviene generalmente in fermentatori, in La produzione avviene generalmente in fermentatori, in condizioni di buona ossigenazione, a 40 °C e pH neutro condizioni di buona ossigenazione, a 40 °C e pH neutro

Si utilizzano substrati economiciSi utilizzano substrati economiciEsaurito il substrato le cellule entrano nella fase di sporulazioneEsaurito il substrato le cellule entrano nella fase di sporulazioneI prodotti (spore, cristalli proteici e substrato non ancora utilizzato) vengono I prodotti (spore, cristalli proteici e substrato non ancora utilizzato) vengono concentrati mediante centrifugazioneconcentrati mediante centrifugazioneI formulati commerciali (granulari, polveri, sospensioni acquose o oleose, I formulati commerciali (granulari, polveri, sospensioni acquose o oleose, incapsulati, etc.) sono piu di 400 attualmenteincapsulati, etc.) sono piu di 400 attualmente

Si conserva per lungo tempo Si conserva per lungo tempo Per la distribuzione si possono utilizzare le stesse macchine Per la distribuzione si possono utilizzare le stesse macchine irroratrici dei prodotti chimiciirroratrici dei prodotti chimici

Importante la valutazione del momento dell’intervento, della dimensione delle Importante la valutazione del momento dell’intervento, della dimensione delle goccioline, delle dosi d’impiego e delle condizioni climatichegoccioline, delle dosi d’impiego e delle condizioni climatiche

Valore di mercato: 200 ml €Valore di mercato: 200 ml €

E’ di gran lunga l’agente patogeno più importante e E’ di gran lunga l’agente patogeno più importante e utilizzato utilizzato

Mercato in crescita negli ultimi anni, sia in campo agrario Mercato in crescita negli ultimi anni, sia in campo agrario che forestaleche forestale Importanti le esperienze della SardegnaImportanti le esperienze della Sardegna

Vi sono ditte produttrici e/o importatrici di prodotti a base Vi sono ditte produttrici e/o importatrici di prodotti a base di di BtBt

Un quindicina i formulati commerciali registratiUn quindicina i formulati commerciali registrati EncoreEncore®® ( (BtkBtk Z52, Z52, XiXi), Florbac), Florbac® e Xentari®® e Xentari® ( (Bt aizawaiBt aizawai, , NCNC), ),

gli ultimi in ordine di tempogli ultimi in ordine di tempo Sottospecie più utilizzate: Sottospecie più utilizzate: Btk, Bt tenebrionis Btk, Bt tenebrionis ee Bt aizawai Bt aizawai

FoilFoil®®: coniugazione tra : coniugazione tra BtkBtk e e Bt tenebrionisBt tenebrionis e e agisce su Coleotteri e agisce su Coleotteri e LepidotteriLepidotteriCutlassCutlass® e ® e CondorCondor®, ®, AgreeAgree® e ® e DesignDesign®: tra ®: tra BtkBtk e e Bt aizawai Bt aizawai NovadorNovador®: ottenuto per ®: ottenuto per irraggiamento (raggi irraggiamento (raggi gamma) del gamma) del Bt tenebrionisBt tenebrionis

FoilFoil®®: coniugazione tra : coniugazione tra BtkBtk e e Bt tenebrionisBt tenebrionis e e agisce su Coleotteri e agisce su Coleotteri e LepidotteriLepidotteriCutlassCutlass® e ® e CondorCondor®, ®, AgreeAgree® e ® e DesignDesign®: tra ®: tra BtkBtk e e Bt aizawai Bt aizawai NovadorNovador®: ottenuto per ®: ottenuto per irraggiamento (raggi irraggiamento (raggi gamma) del gamma) del Bt tenebrionisBt tenebrionis

Tra specie (o sottospecie)Tra specie (o sottospecie) I geni che codificano per più I geni che codificano per più

tossine possono essere tossine possono essere inserite in uno stesso inserite in uno stesso batterio ed agire batterio ed agire contemporaneamente su contemporaneamente su più gruppi di insettipiù gruppi di insetti

Introdurre più tossine non Introdurre più tossine non equivale però ad aumentare equivale però ad aumentare la patogenicità, perché viene la patogenicità, perché viene ridotta la quantità di ciscuna ridotta la quantità di ciscuna tossina. E la patogenicità tossina. E la patogenicità dipende anche dalla quantità dipende anche dalla quantità di tossina ingeritadi tossina ingerita

Clonazione dei geni delle Clonazione dei geni delle tossine tossine BtBt in altri in altri microrganismi epifiti…microrganismi epifiti…

PseudomonasPseudomonas fluorescensfluorescens (MPV(MPV®, Match®, M-Peril®)®, Match®, M-Peril®)

… … endofiti …endofiti … Clavibacter xyliClavibacter xyli infetta le infetta le

piante producendo tossine piante producendo tossine BtBt durante la crescita durante la crescita (InCide(InCide®)®)

.. e in piante.. e in piante Piante transgeniche Piante transgeniche

Dal 1996 ad oggi sono state poste in Dal 1996 ad oggi sono state poste in commercio almeno commercio almeno 39 varietà39 varietà di di sementi transgeniche appartenenti a sementi transgeniche appartenenti a 12 specie diverse12 specie diverse (oltre ai risaputi (oltre ai risaputi soia e mais, anche melone, patata, soia e mais, anche melone, patata, pomodoro, radicchio e zucchina), e pomodoro, radicchio e zucchina), e tantissime altre sono in attesa di tantissime altre sono in attesa di autorizzazione.autorizzazione.

Piante transgeniche di Piante transgeniche di seconda generazioneseconda generazione

Capacità di sintetizzare più Capacità di sintetizzare più tossine tossine contemporaneamente contemporaneamente

RischiRischi Topi e patate GMTopi e patate GM Mais-Mais-BtBt e farfalla Monarca e farfalla Monarca

Le piante transeginiche resistenti agli InsettiLe piante transeginiche resistenti agli Insetti

È comprovata l’efficacia di queste piante con livelli di attività insetticida notevoli, nei È comprovata l’efficacia di queste piante con livelli di attività insetticida notevoli, nei confronti soprattutto di Lepidotteri e Coleotteri.confronti soprattutto di Lepidotteri e Coleotteri.

L’elevato livello di espressione insetticida nella pianta genera una forte espressione L’elevato livello di espressione insetticida nella pianta genera una forte espressione selettiva nei confronti delle popolazioni naturali di insetti, aumentando la probabilità di selettiva nei confronti delle popolazioni naturali di insetti, aumentando la probabilità di selezione di ceppiselezione di ceppi resistentiresistenti..

Per limitare i rischi di fenomeni di resistenza da tempo si suggeriscono metodi di Per limitare i rischi di fenomeni di resistenza da tempo si suggeriscono metodi di coltivazione miranti a ridurre la pressione selettiva con il ricorso ad aree rifugio o alla coltivazione miranti a ridurre la pressione selettiva con il ricorso ad aree rifugio o alla semina di genotipi resistenti diversi, in una sorta di consociazione o rotazione geneticasemina di genotipi resistenti diversi, in una sorta di consociazione o rotazione genetica ;;

Alle strategie di campo si affiancano scelte oculate di geni da introdurre nello stesso Alle strategie di campo si affiancano scelte oculate di geni da introdurre nello stesso soggetto, cercando di diversificarne le sue capacità di resistenza, o l’adozione di soggetto, cercando di diversificarne le sue capacità di resistenza, o l’adozione di opportune strategie di espressione (alta o bassa), scegliendo promotori tessuto-specifici opportune strategie di espressione (alta o bassa), scegliendo promotori tessuto-specifici e/o inducibili da ferita;e/o inducibili da ferita;

È poi essenziale quantificare l’impatto delle piante transgeniche su organismi non-È poi essenziale quantificare l’impatto delle piante transgeniche su organismi non-target, particolarmente insetti utili come impollinatori e nemici naturali quali predatori target, particolarmente insetti utili come impollinatori e nemici naturali quali predatori e parassitoidi.e parassitoidi.

Sono state una delle prime applicazioni biotecnologiche in agricolura. Piante di cotone esprimenti un gene derivato dal batterio entomopatogeno Bacillus thuringiensis (Bt) sono state messe in campo nell’estate del 1996 negli Stati Uniti.

Geni e Molecole ad attività insetticida di interesse biotecnologicoGeni e Molecole ad attività insetticida di interesse biotecnologico

Gli approcci perseguibili per il loro isolamento sono riconducibili a due principali alternative:

a) studio delle basi molecolari delle interazioni antagonistiche insetti-altri organismi, finalizzato all’isolamento delle molecole e dei geniche regolano meccanismi di alterazione fisiologica negli insetti fitofagi;

b) studio dei meccanismi fisiologici e molecolari delle numerose funzioni vitali controllate da peptidi ad azione ormonale, al fine di cercare di alterare in modo mirato il loro titolo e/o metabolismo.

Geni e Molecole ad attività insetticida di interesse biotecnologicoGeni e Molecole ad attività insetticida di interesse biotecnologico

Lo studio delle interazioni insetti-piante ha consentito di definire complessi meccanismi Lo studio delle interazioni insetti-piante ha consentito di definire complessi meccanismi coevolutivi che hanno portato all’isolamento di una cospicua serie di molecole e geni di coevolutivi che hanno portato all’isolamento di una cospicua serie di molecole e geni di piante in grado di interferire con i processi digestivi e di assorbimento dei nutrienti (la piante in grado di interferire con i processi digestivi e di assorbimento dei nutrienti (la pianta attaccata dal fitofago è infatti in grado di attivare meccanismi di difesa il cui ruolo pianta attaccata dal fitofago è infatti in grado di attivare meccanismi di difesa il cui ruolo è rallentare lo sviluppo dell’erbivoro (es. inibitori di proteasi, alfa-amilasi ecc.: da è rallentare lo sviluppo dell’erbivoro (es. inibitori di proteasi, alfa-amilasi ecc.: da valutare anche i possibili effetti anche sui vertebrativalutare anche i possibili effetti anche sui vertebrati..

Le simbiosi antagonistiche insetti-artropodi sono un ulteriore fonte di molecole ad attività Le simbiosi antagonistiche insetti-artropodi sono un ulteriore fonte di molecole ad attività insetticida già utilizzate in applicazioni biotecnologiche come nel caso delle neurotossine insetticida già utilizzate in applicazioni biotecnologiche come nel caso delle neurotossine isolate da artropodi predatori, scorpioni e ragni, o da imenotteri ectoparassitoidiisolate da artropodi predatori, scorpioni e ragni, o da imenotteri ectoparassitoidi; gli ; gli insetti endoparassitoidi sono invece capaci spesso di regolare finemente la fisiologia insetti endoparassitoidi sono invece capaci spesso di regolare finemente la fisiologia dell’ospite al fine di favorire lo sviluppo della propria progenie: le principali alterazioni dell’ospite al fine di favorire lo sviluppo della propria progenie: le principali alterazioni sono a carico del sistema immunitario, endocrino e riproduttivo dell’ospite. L’estrema sono a carico del sistema immunitario, endocrino e riproduttivo dell’ospite. L’estrema specializzazione dei rapporti simbiotici sono garanzia che le molecole e i geni coinvolti specializzazione dei rapporti simbiotici sono garanzia che le molecole e i geni coinvolti sono caraterizzati da un buon livello di selettività, in quanto derivanti da lunghi processi sono caraterizzati da un buon livello di selettività, in quanto derivanti da lunghi processi di coevoluzione.di coevoluzione.

I virus entomopatogeni possono fornire interessanti opportunità; molti baculovirus ad I virus entomopatogeni possono fornire interessanti opportunità; molti baculovirus ad esempio sono in grado di produrre chitinasi e metalloproteasi coinvolte nella esempio sono in grado di produrre chitinasi e metalloproteasi coinvolte nella degradazione della membrana peritrofica e del tegumento dell’ospite;degradazione della membrana peritrofica e del tegumento dell’ospite;

Lo studio delle basi endorcine dello sviluppo e riproduzione degli insetti e dei due Lo studio delle basi endorcine dello sviluppo e riproduzione degli insetti e dei due principali ormoni non-peptidici che le regolano, ecdisone e ormone giovanile, ha principali ormoni non-peptidici che le regolano, ecdisone e ormone giovanile, ha consentito la produzione di nuove molecole insetticide sintetiche (regolatori di crescita, consentito la produzione di nuove molecole insetticide sintetiche (regolatori di crescita, chitino-inibitori).chitino-inibitori).

Biotecnologie per potenziare e manipolare i meccanismi di difesa delle Biotecnologie per potenziare e manipolare i meccanismi di difesa delle piantepiante

La difesa diretta delle pianteLa difesa diretta delle piante si concretizza con l’induzione di meccanismi biochimici in si concretizza con l’induzione di meccanismi biochimici in grado di interferire con l’alimentazione, il metabolismo, la crescita e la riproduzione dei grado di interferire con l’alimentazione, il metabolismo, la crescita e la riproduzione dei fitofagi. Molte delle molecole implicate: inibitori di enzimi digestivi, enzimi fitofagi. Molte delle molecole implicate: inibitori di enzimi digestivi, enzimi antinutrizionali, metaboliti secondari con attività insetticida sono già utilizzate in antinutrizionali, metaboliti secondari con attività insetticida sono già utilizzate in strategie di controllo.strategie di controllo.

La difesa indiretta delle piante La difesa indiretta delle piante deriva dalla loro capacità di produrre, in risposta deriva dalla loro capacità di produrre, in risposta all’attacco dei fitofagi, specifici metaboliti secondari volatili che risultano attrattivi per i all’attacco dei fitofagi, specifici metaboliti secondari volatili che risultano attrattivi per i nemici naturali dei fitofagi che li hanno indotti. Il ruolo di questi volatili è quello di nemici naturali dei fitofagi che li hanno indotti. Il ruolo di questi volatili è quello di esaltare la capacità di contenimento naturale dei fitofagi, senza passare attraverso esaltare la capacità di contenimento naturale dei fitofagi, senza passare attraverso fenomeni di tossicità diretta. I meccanismi di difesa indiretta possono essere esaltati fenomeni di tossicità diretta. I meccanismi di difesa indiretta possono essere esaltati tramite tramite miglioramento genetico assistito da marcatori molecolarimiglioramento genetico assistito da marcatori molecolari o mediante o mediante trasformazione geneticatrasformazione genetica..

Le piante sono continuamente aggredite da agenti biotici e per potersi proteggere devono mettere in atto una serie di misure di difesa che siano in grado di bloccare l’attacco esterno con un costo metabolico ed energetico che non comprometta la loro vitalità e capacità riproduttiva;

Impatto degli OGM su Impatto degli OGM su organismi non-targetorganismi non-target

Scienze o emozione?Scienze o emozione?Sostenitori ed oppositori delle Sostenitori ed oppositori delle biotecnologie hanno fatto ampio uso di biotecnologie hanno fatto ampio uso di entrambe.entrambe.Tuttavia, l’emozione gioca un ruolo Tuttavia, l’emozione gioca un ruolo determinante sull’opinione pubblica.determinante sull’opinione pubblica.

Scienze o emozione?Scienze o emozione?

Sostenitori ed oppositori delle biotecnologie Sostenitori ed oppositori delle biotecnologie hanno fatto ampio uso di entrambe.hanno fatto ampio uso di entrambe.

Tuttavia, l’emozione gioca un ruolo determinante Tuttavia, l’emozione gioca un ruolo determinante sull’opinione pubblica.sull’opinione pubblica.

Pubblica OpinionePubblica Opinione

“… “… la lista dei danni causati da la lista dei danni causati da

inadeguate tecnologie è lunga. Con inadeguate tecnologie è lunga. Con

l’ingegneria genetica, tale lista è l’ingegneria genetica, tale lista è

destinata ad allungarsi destinata ad allungarsi

ulteriormente. Noi non conosciamo ulteriormente. Noi non conosciamo

ancora I danni potenziali e i rischi ancora I danni potenziali e i rischi

associati agli organismi associati agli organismi

geneticamente modificati”geneticamente modificati”

Un pianeta affamato?Un pianeta affamato?

1,85 miliardi di persone (30%) sono 1,85 miliardi di persone (30%) sono affamate (FAO, 2002).affamate (FAO, 2002).

So What Is The Story?So What Is The Story? Monarch Butterfly, Monarch Butterfly,

symbol of nature and symbol of nature and “wildness” in North “wildness” in North America.America.

Incredible Annual Migration!Incredible Annual Migration!

Monarchs Feed on MilkweedMonarchs Feed on Milkweed(Asclepias tuberosa) (Asclepias tuberosa)

Bt Corn Sheds PollenBt Corn Sheds Pollen

Some of which may Some of which may fall on milkweed fall on milkweed plants that serve as plants that serve as hosts for Monarchs.hosts for Monarchs.

Bt corn pollen may Bt corn pollen may contain some contain some quantity of the Bt quantity of the Bt endotoxin.endotoxin.

Monarchs Are Killed?Monarchs Are Killed?

Scientists have Scientists have shown that larvae shown that larvae are killed when fed are killed when fed milkweed “dusted” milkweed “dusted” with Bt corn pollen.with Bt corn pollen.

But how realistic But how realistic was this study?was this study?

Temporal & Spatial Distribution of Temporal & Spatial Distribution of Monarchs…Monarchs…

Per plant densities of larvae, similar among habitats (i.e., Per plant densities of larvae, similar among habitats (i.e., ag. vs. non-ag. lands)ag. vs. non-ag. lands)

For upper Midwest, most Monarchs are, in fact, produced For upper Midwest, most Monarchs are, in fact, produced on agricultural lands!on agricultural lands!

Regardless of Bt corn, other agricultural practices like Regardless of Bt corn, other agricultural practices like foliar insecticide usefoliar insecticide use and and weed controlweed control could have large could have large impacts on populations of Monarchsimpacts on populations of Monarchs

From Oberhauser et al., 2001

Corn Pollen Deposits on Milkweed…Corn Pollen Deposits on Milkweed…

Average 171 pollen grains per sq. cm. in corn fieldsAverage 171 pollen grains per sq. cm. in corn fields

Average 14 pollen grains per sq. cm. 6 ft outside of the corn Average 14 pollen grains per sq. cm. 6 ft outside of the corn fieldfield

One rain removes 54-86% of the pollenOne rain removes 54-86% of the pollen

Youngest leaves, the preferred food, have 50-70% lower Youngest leaves, the preferred food, have 50-70% lower pollen density than older leavespollen density than older leaves

From Pleasants et al., 2001

Toxicity of Bt Proteins & Corn PollenToxicity of Bt Proteins & Corn Pollen

Bt ToxinBt Toxin 1st instars 1st instars on dieton diet

1st instars on pollen 1st instars on pollen on discson discs

Cry1FCry1F Non-ToxicNon-Toxic Non-ToxicNon-Toxic

Cry9CCry9C Non-ToxicNon-Toxic Non-ToxicNon-Toxic

Cry1AcCry1Ac ToxicToxic Non-ToxicNon-Toxic

Cry1AbCry1Ab ToxicToxic ToxicToxicFrom Helmich et al., 2001

Natural Enemy AbundanceNatural Enemy AbundanceNo InsecticidesNo Insecticides

1999

9 Jun29 Jun 19 Jul 8 Aug28 Aug 17 SepCum. arthropod-days (50 sweeps)

0

4000

8000

12000

160002000

9 Jun29 Jun 19 Jul 8 Aug28 Aug 17 Sep

0

2000

4000

6000

8000

P = 0.18 P = 0.29Bt cottonNon-Bt

Natural Enemy AbundanceNatural Enemy AbundanceInsecticides as neededInsecticides as needed

Bt cottonNon-Bt

UnsprayedSprayed

16 specie di insetti 16 specie di insetti reistenti alle tossine reistenti alle tossine BtBt 14 specie in laboratorio e 14 specie in laboratorio e

2 sole specie, 2 sole specie, Plodia Plodia interpunctellainterpunctella e e Plutella Plutella xiylostella,xiylostella, hanno hanno sviluppato una resistenza sviluppato una resistenza al al BtkBtk in pieno campo in pieno campo

Nessuna resistenza Nessuna resistenza invece nei Culicidi verso invece nei Culicidi verso il il Bti Bti o ilo il B. sphaericus B. sphaericus

Meccanismi di resistenzaMeccanismi di resistenza Riduzione della Riduzione della

solubilizzazione del cristallosolubilizzazione del cristallo Cambio dei recettori delle Cambio dei recettori delle

proteine presenti sulla proteine presenti sulla membrana dell’intestinomembrana dell’intestino

PrevenzionePrevenzione Uso di tossine diverseUso di tossine diverse Nel caso di piante GM, uso Nel caso di piante GM, uso

di piante rifugio di piante rifugio la resistenza è recessivala resistenza è recessiva

Il Phylum Microspora è il più importante per la lotta microbiologica; comprende specie parassite obbligate di Artropodi. I Microsporidi non sono particolarmente virulenti, ma riducono in maniera significativa lo sviluppo e la fecondità dell’ospite.

Le spore, dopo l’ingestione e la successiva germinazione, estrudono un filamento polare, capace di penetrare la parete delle cellule intestinali ed iniettare al loro interno il proprio contenuto cellulare

Vivono solo in specifici tessuti dell’ospite (corpi grassi, pareti Vivono solo in specifici tessuti dell’ospite (corpi grassi, pareti intestinali o organi riproduttiviintestinali o organi riproduttivi)

Nosema e Vairimorpha sono i due generi che annoverano specie ustate nel controllo biologico. N. locustae infetta molte specie di Ortotteri, mentre V. necatrix attacca i Lepidoteri

Eucarioti eterotrofi uni o pluricellulariEucarioti eterotrofi uni o pluricellulari Riproduzione per zoosporeRiproduzione per zoospore

Sessuali e asessualiSessuali e asessuali Propagazione per mezzo di conidiPropagazione per mezzo di conidi

Due le classi importantiDue le classi importanti IphomycetesIphomycetes, , caratterizzati caratterizzati

cioè dall’avere solo uno cioè dall’avere solo uno sviluppo vegetativosviluppo vegetativo

EntomopthoralesEntomopthorales

Germinazione di conidiGerminazione di conidi

Micelio di BeauveriaMicelio di Beauveria

Tipico ciclo biologico di un

fungo entomopatogeno

Azione per contatto Azione per contatto Adesione dei conidi alla cuticolaAdesione dei conidi alla cuticolaGerminazione dei conidi Germinazione dei conidi

vengono attivati da stimoli vengono attivati da stimoli chimici presenti nell’epicuticolachimici presenti nell’epicuticola

Penetrazione attraverso la cuticolaPenetrazione attraverso la cuticolaPer pressione meccanica e Per pressione meccanica e azione chimica tramite enzimi azione chimica tramite enzimi digestividigestivi

Diffusione del micete Diffusione del micete nell’emocele (in circa 24 ore)nell’emocele (in circa 24 ore)

con produzione di tossine e con produzione di tossine e antibiotici per contrastare le difese antibiotici per contrastare le difese immunitarie dell’ospiteimmunitarie dell’ospite

L’ospite muore dopo 2 - 7 giorniL’ospite muore dopo 2 - 7 giorni

Azione per contatto Azione per contatto Adesione dei conidi alla cuticolaAdesione dei conidi alla cuticolaGerminazione dei conidi Germinazione dei conidi

vengono attivati da stimoli vengono attivati da stimoli chimici presenti nell’epicuticolachimici presenti nell’epicuticola

Penetrazione attraverso la cuticolaPenetrazione attraverso la cuticolaPer pressione meccanica e Per pressione meccanica e azione chimica tramite enzimi azione chimica tramite enzimi digestividigestivi

Diffusione del micete Diffusione del micete nell’emocele (in circa 24 ore)nell’emocele (in circa 24 ore)

con produzione di tossine e con produzione di tossine e antibiotici per contrastare le difese antibiotici per contrastare le difese immunitarie dell’ospiteimmunitarie dell’ospite

L’ospite muore dopo 2 - 7 giorniL’ospite muore dopo 2 - 7 giorni

Alcuni dei Funghi Alcuni dei Funghi entomopatogeni isolati in Italia entomopatogeni isolati in Italia

Beauveria bassianaB. brognartiiMetarhizium anisopliaePaecilomyces lilacinusPenicillium spp.Gliocladium roseumScopulariopsis brevicaulis

Isolamenti da ambienti Isolamenti da ambienti naturali (esemplari infetti e naturali (esemplari infetti e suolo)suolo)

Sperimentazioni di campo Sperimentazioni di campo con la con la B. brognartiiB. brognartii su su ScarabeidiScarabeidi

Alcuni formulati di recente Alcuni formulati di recente registrazione a base di registrazione a base di B. B. bassianabassiana e e M. anisopliaeM. anisopliae

Nel Phylum Nematoda Nel Phylum Nematoda vi sono molti vi sono molti antagonisti degli insettiantagonisti degli insetti 8 ordini annoverano 8 ordini annoverano

specie parassite di specie parassite di insettiinsetti

tutti gli insetti possono tutti gli insetti possono essere attaccati, in essere attaccati, in tutti gli stadi tranne tutti gli stadi tranne quello di uovo; non si quello di uovo; non si conoscono infatti conoscono infatti nematodi oofagi. nematodi oofagi.

Organismi eucarioti Organismi eucarioti vermiformi, lunghi vermiformi, lunghi e a simmetria e a simmetria bilaterale, rivestiti bilaterale, rivestiti da una cuticola che da una cuticola che cambiano durante le cambiano durante le mute.mute.

Significativa riduzione dell’impatto ambientale Significativa riduzione dell’impatto ambientale Sinergia con altri prodotti (uso combinato o alternato)Sinergia con altri prodotti (uso combinato o alternato)

BtkBtk + Endosulfan (Dipel + Endosulfan (Dipel®8L); ®8L); BtkBtk + Thiocarb (Larvin®); + Thiocarb (Larvin®); BtkBtk + micotossine + micotossine di di M. anisopliae;M. anisopliae; BtkBtk + Imidacloprid+ Imidacloprid

BtiBti + Teflubenzuron; + Teflubenzuron; BtiBti + + Methoprene (DuplexMethoprene (Duplex®); ®); BtiBti + + GambusiaGambusia, , NotonectaNotonecta

Baculovirus + Piretroidi (per aumentare la fotostabilità)Baculovirus + Piretroidi (per aumentare la fotostabilità) L’American Cyanamid ha già registrato diversi prodotti a base di Virus ricombinati + L’American Cyanamid ha già registrato diversi prodotti a base di Virus ricombinati +

insetticidi chimici (soprattutto Piretroidi)insetticidi chimici (soprattutto Piretroidi) M. anisopliaeM. anisopliae + Teflubenzuron; + Teflubenzuron; M. anisopliaeM. anisopliae o o B. bassiana B. bassiana + Imidacloprid+ Imidacloprid Imidacloprid, Buprofezin e Nicotina riducono l’infettività di Imidacloprid, Buprofezin e Nicotina riducono l’infettività di SteinernemaSteinernema

Registrazione e commercializzazioneRegistrazione e commercializzazione Prodotti chimici: 10-20 ml €, 5-8 anni - Prodotti biologici: 1-2 ml €, 1-2 Prodotti chimici: 10-20 ml €, 5-8 anni - Prodotti biologici: 1-2 ml €, 1-2

anni (procedura semplificata; non vengono richiesti esami sulla anni (procedura semplificata; non vengono richiesti esami sulla cancerogenesi, sui residui, etc.)cancerogenesi, sui residui, etc.)

Attualmente 2,5 milioni di tonnellate di biocidi vengono usati ogni anno Attualmente 2,5 milioni di tonnellate di biocidi vengono usati ogni anno nel mondo, per un valore di circa 20 miliardi di €nel mondo, per un valore di circa 20 miliardi di €

Conseguenze negative dell’uso dei biocidi per l’ambienteConseguenze negative dell’uso dei biocidi per l’ambiente Ampio spettro d’azione, persistenzaAmpio spettro d’azione, persistenza Insetti “secondari” possono diventare “primari”Insetti “secondari” possono diventare “primari” Sviluppo di resistenzaSviluppo di resistenza

Dati OMSDati OMS: ogni anno nel mondo si verificano 25 milioni di casi di : ogni anno nel mondo si verificano 25 milioni di casi di intossicazione e/o avvelenamento da pesticidi, con più di 20.000 morti. intossicazione e/o avvelenamento da pesticidi, con più di 20.000 morti.

Il 99% di questi incidenti (nel 72.5% dei casi si tratta di decessi) si verifica Il 99% di questi incidenti (nel 72.5% dei casi si tratta di decessi) si verifica nei Paesi in via di sviluppo (benché questi Paesi utilizzino solo il 25% dei nei Paesi in via di sviluppo (benché questi Paesi utilizzino solo il 25% dei biocidi).biocidi).

Tossicità e Impatto ambientaleTossicità e Impatto ambientale

Il paragone tra questi dati ed i bioinsetticidi è del tutto superfluoIl paragone tra questi dati ed i bioinsetticidi è del tutto superfluo Occorre incentivare l’uso dei bioinsetticidi e le ricerche nel Occorre incentivare l’uso dei bioinsetticidi e le ricerche nel

settore del controllo microbiologico, soprattutto in Italiasettore del controllo microbiologico, soprattutto in Italia