72679 - FITOPATIE DA STRESS AMBIENTALI

Contenuti

 

A)      Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona preparazione nei fondamenti della fisica, della biologia vegetale, della patologia vegetale, della chimica agraria e della agronomia generale. Questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti di base ed applicati erogati  nei primi due anni di corso. 

B)      Unità didattiche

Insegnamento di FITOPATIE DA STRESS AMBIENTALI 

(sin. MALATTIE ABIOTICHE, MALATTIE NON PARASSITARIE, FISIOPATIE)

1. Informazioni generali inerenti l'insegnamento (Totale unità didattica 2 ore)

Presentazione e discussione del programma – lezioni frontali, esercitazioni, visite di studio, materiale didattico, ricevimento studenti, esami. Finalità dell'insegnamento, importanza della disciplina nell'ambito del corso di laurea e della professione di agronomo, anche in riferimento ai cambiamenti climatici in atto.  Sono recepiti suggerimenti e richieste da parte degli studenti.

2. Cenni di base relativi alla fisiologia dello stress (Totale unità didattica 2 ore)

Definizione di stress biotico e abiotico, effetti sulla produzione agricola e sulla distribuzione delle piante sulla terra. Strategie di resistenza agli stress, acclimatazione, adattamento, tipi di adattamenti, alterazioni del metabolismo, risposte cellulari, risposte genomiche. Metodi di diagnosi, diagnosi differenziale delle malattie biotiche e abiotiche.

Conoscenze acquisite nella unità didattica 2:

• Conosce gli effetti sulla pianta di condizioni ambientali  sfavorevoli
• Conosce le principali strategie attuate dalle piante per adattarsi ai vari ambienti e ai loro  mutamenti 
• Conosce i principali metodi di diagnosi delle malattie indotte da stress ambientali 

3. Fitopatie da stress idrico (Totale unità didattica 6 ore)

Cenni sul trasporto e il ruolo dell'acqua nella pianta: definizione di potenziale idrico, stato di turgore cellulare / stato di appassimento, trasporto passivo, trasporto attivo, traspirazione, bilancio idrico. Classificazione delle piante in base al fabbisogno idrico.

3.1 Stress da carenza idrica

Definizione, acclimatazione ed adattamenti. Adattamenti- fuga dalla siccità, disidratazione ritardata, attività fotosintetica. Acclimatazione - adeguamenti delle foglie (riduzione crescita, morfologia, orientamento, traspirazione, chiusura stomi-ABA, fotosintesi), delle radici, regolazione osmotica. Cause deficit idrico. Effetti sulla crescita e la produzione. Principali malattie abiotiche ed alterazioni. Effetti su sindromi ad  eziologia complessa (es. deperimento dei boschi). Effetti dello stress igrometrico (bassa umidità relativa) sulla vita e le alterazioni  post raccolta dei prodotti ortofrutticoli.

3.2 Stress da eccesso idrico

Definizione, effetti sulla respirazione delle radici (carenza di O2); accumulo composti tossici, ROS, solubilizzazione metalli pesanti, risposta all'allagamento, influenza dello stadio vegetativo, piante idrofite e tolleranti l'allagamento, suscettibilità delle specie coltivate. Effetti sui patogeni terricoli. Principali malattie abiotiche. Interventi per ridurre gli effetti delle inondazioni.

Conoscenze acquisite nella unità didattica 3:

• Conosce i meccanismi messi in atto dalle piante per affrontare gli stress da carenza idrica
• Conosce le principali  alterazioni e malattie indotte da carenza idrica
• Conosce gli effetti dello stress da siccità sulla suscettibilità delle piante alle malattie biotiche
• Conosce gli effetti, sui prodotti vegetali freschi, della bassa igrometria ambientale dopo la raccolta
• Conosce l'influenza dell'eccesso idrico nel terreno sullo stress da asfissia
• Conosce le principali alterazioni e malattie dell'apparato radicale in seguito a sommersione
• Conosce la suscettibilità delle principali piante all'allagamento

4. Fitopatieda stress termico (Totale unità didattica 7  ore)

Effetti dello stress termico sulla distribuzione delle piante sulla terra. Le piante sono in grado di misurare la temperatura?

4.1   Stress da calore (da caldo)

Definizione, influenza della disponibilità idrica del terreno e della traspirazione; suscettibilità allo stress da caldo, soglie termiche delle specie coltivate. Strategie di acclimatazione, effetti sulla fotosintesi e sulle membrane cellulari, sintesi di proteine da shock termico (HSP). Principali malattie abiotiche ed alterazioni.

4.2 Stress da raffreddamento (da freddo)

 Definizione. Influenza sulla distribuzione geografica delle piante, sull'epoca di coltivazione, sulla tecnica (es. colture protette), sul trasporto e la conservazione dei prodotti vegetali  freschi. Relazione con provenienza  geografica delle specie, stadio vegetativo e stagione. Soglie termiche, composizione delle membrane cellulari (acidi grassi insaturi/saturi), alterazione della permeabilità delle membrane (cellulari, mitocondriali e dei cloroplasti), squilibrio enzimatico, ROS. Acclimatazione: aumento rapporto acidi grassi insaturi/saturi, sintesi isoenzimi, resistenza incrociata freddo-caldo. Principali malattie abiotiche su piante in vegetazione e su prodotti vegetali freschi in conservazione refrigerata (catena del freddo). Effetti sulle malattie biotiche.

4.2   Stress da congelamento (da gelo)

Definizione, ruolo di specie, organo, stadio vegetativo e stagione. Formazione di ghiaccio nei tessuti e scongelamento, curva di congelamento, nucleazione ad opera di batteri criogeni. Strategie di acclimatazione (esempi di alcune specie), ruolo ABA, proteine antigelo (AFP). Interruzione acclimatazione. Danni da gelo su organi in riposo vegetativo e su organi in vegetazione, soglie termiche. Tipi di gelate, metodi di prevenzione passivi e attivi.

Conoscenze acquisite nella unità didattica 4:

• Conosce  gli effetti delle alte temperature sugli stress fisiologici delle piante
• Conosce le strategie di acclimatazione delle piante alle alte temperature
• Conosce le principali malattie ed alterazioni indotte dal caldo
• Conosce la predisposizione delle piante alle malattie da raffreddamento, in funzione dell'area geografica di provenienza, della composizione delle membrane cellulari e dei meccanismi di controllo dei ROS
• Conosce le principali malattie indotte dal raffreddamento in campo e in conservazione
• Conosce la suscettibilità  al congelamento delle piante e dei loro organi
• Conosce le principali strategie di acclimatazione delle piante al gelo
• Conosce  i sintomi dei danni da gelo nelle varie fasi fenologiche della pianta
• Conosce i metodi passivi ed attivi per la prevenzione dei danni da gelo.

5. Fitopatie da stress da  illuminazione (Totale unità didattica 2 ore)

Fotoperiodo - Piante longidiurne, brevidiurne, neutrodiurne,  effetti di fotoperiodi inidonei su alcune piante (fioritura, crescita, produzione). Effetti carenze di luce: eziolamento, imbianchimento, aduggiamento. Effetti della intensità di  illuminazione e della  lunghezza d'onda. Effetti della radiazione solare eccessiva. UV C induzione di resistenza ai patogeni. Inverdimento organi sotterranei e accumulo glicoalcaloidi tossici.

Conoscenze acquisite nella unità didattica 5:

• Conosce  il ruolo e l'importanza del fotoperiodo nella vita e nella produttività delle piante
• Conosce le principali alterazioni e malattie indotte da carenza di luce e da lunghezza d'onda inidonea

6. Fitopatie da stress nutrizionali (nutrienti minerali) (Totale unità didattica 5 ore)

Cenni sulla nutrizione minerale- definizione di nutrienti e loro funzione, adeguatezza nutritiva, gli elementi nutritivi essenziali, macro e micronutrienti (ruoli e funzioni). Definizione di carenza nutrizionale, legge del minimo, mobilità dei minerali nella pianta, interazione fra nutrienti, disponibilità, carenza cronica e acuta.

Diagnosi della carenza nutrizionale, sintomi, analisi dei tessuti e del terreno. Principali fitopatie da carenze nutrizionali di N, P, K, Ca, Fe, B. Influenza di alcuni elementi minerali sulla resistenza alle malattie biotiche. Il trattamento delle carenze nutrizionali.

Conoscenze acquisite nella unità didattica 6:

• Conosce  il ruolo e le funzioni della nutrizione minerale sulla crescita e sullo stato sanitario della pianta
• Conosce i principali metodi e le tecniche di diagnosi delle carenze nutrizionali
• Conosce le fitopatie abiotiche indotte da carenze nutrizionali
• Conosce gli effetti delle carenze nutrizionali sulla suscettibilità alle malattie biotiche

7. Fitopatie da stress da allelochimici (Totale unità didattica 2 ore)

Definizione, funzione e meccanismi di produzione e rilascio degli alleolchimici, interazioni positive e negative fra piante(allelopatie).

 Definizione di allelopatia e attività allelopatiche. Principali piante coltivate e spontanee aventi attività allelopatica. Possibile utilizzazione delle piante allelopatiche per il controllo delle malerbe e come fonte di erbicidi di sintesi

Conoscenze acquisite nella unità didattica 7 :

• Conosce le principali piante coltivate e spontanee aventi attività allelopatica
• Conosce l’utilizzazione delle piante allelopatiche per contenere le malerbe e pianificare le  rotazioni colturali  

8. Fitopatie da inquinanti ambientali (Totale unità didattica 4 ore)

Inquinanti chimici dell'aria – definizione,  classificazione, sorgenti, impatto ambientale. Interazioni piante-inquinanti,  effetti fisiologici,  fitotossici; aspetti produttivi ed ecologici. Metodi di diagnosi dei danni da inquinanti atmosferici. Inquinamenti da ossidi di azoto, da ozono troposferico, da anidride solforosa (biossido di zolfo), da fluoro e da etilene. Il monitoraggio biologico degli inquinanti dell'aria.

Conoscenze acquisite nella unità didattica 8 :

• Conosce  i principali inquinanti dell'aria che inducono alterazioni nelle piante
• Conosce i metodi di diagnosi delle malattie da inquinamento ambientale

9.Esercitazioni e visita di studio(Totale unità didattica 10 ore)

Le esercitazioni e la visita di studio sono finalizzate ad approfondire, da un punto di vista pratico, le conoscenze acquisite nel corso delle lezioni. Le principali tematiche sono rappresentate dalle tecniche per la diagnosi e il riconoscimento dei sintomi indotti nelle principali colture, dai vari agenti di stress.  A tal fine ci si avvale di proiezioni power point che mostrano diagrammi, figure, schemi e foto di malattie da stress ed inoltre di  materiale vegetale prodotto dal docente. Viene  organizzata una  visita di studio a centri di ricerca e stazioni di bio-monitoraggio per far conoscere agli studenti l'impatto delle malattie da stress sul mondo operativo,  attraverso casi di studio, tecniche applicate di diagnosi e metodi di prevenzione.

Testi/Bibliografia

I file presentati durante le lezioni  e vengono dati in copia agli studenti che frequentano il corso. Si tratta di file “pesanti”, forniti su pen drive USB.

Si consiglia di consultare il testo:

Taiz. L, Zeiger E. (Traduzione Maffei M.) Fisiologia Vegetale. Piccin Nuova Libraria SpA. Padova, 2006. Solo i capitoli: 5 - La nutrizione minerale  e  26 - Fisiologia dello stress. (reperibile anche c/o Biblioteca centralizzata “G. Goidanich”).

Altri testi

Lorenzini G. Le piante e l'inquinamento dell'aria, Edagricole, Bologna, 1983.

Shurtleff C.M., Averre W.C. The plant disease clinic and field diagnosis of abiotic diseases. APS press, St. Paul, Minnesota, 1997

Metodi didattici

Il corso si suddivide in due parti:

1)       Didattica frontale: le unità didattiche sono  presentate allo studente in aula e consistono di parti teoriche integrate da schemi e tabelle e da una ricca iconografia, relativa ad  alterazioni e malattie di piante e prodotti, indotte da condizioni ambientali sfavorevoli. Il progredire dello stato di conoscenza e la capacità di recepire le unità didattiche presentate, sono costantemente verificate attraverso una continua interazione tra il docente e lo studente. Il docente stimola l'interesse dello studente verso la disciplina, mediante la presentazione di casi fitopatologici, illustrati dalla proiezione di fotografie o discutendo esempi di “casi”, a conoscenza dello studente, relativi agli effetti sulle piante di recenti eventi meteo-climatici.

Esercitazioni e visita di studio: vedi punto 8.

 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta della durata di 70minuti, senza l'ausilio di appunti o libri. La prova scritta consiste in 31 quesiti in parte a risposta multipla e in parte a risposta aperta . A ciascuna domanda viene assegnato al massimo un punto (31 riposte valutate con il massimo punteggio, consentono di ottenere 30 e lode come voto finale).

Come previsto dal regolamento didattico, si terranno due appelli  rispettivamente  nelle sessioni di  Giugno-Luglio, Settembre e Gennaio-Febbraio (vedasi sito web ALMAESAMI).

Strumenti a supporto della didattica

PC, Video proiettore and campioni di materiale vegetale .

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Bertolini