Due esempi storici di epidemie causate da patogeni fungini sulle coltivazioni riguardano la patata e il mais. Nel 1845 in Irlanda la peronospora della patata (Phytophthora infestans) provocò una carestia che durò per sette anni. Interi raccolti dell’alimento base della popolazione a quell’epoca vennero distrutti causando un milione di morti e altrettanti immigrati. Più recente è l’epidemia di Bipolaris maydis abbattutasi negli Stati Uniti nel 1970. Anche in questo caso la coltivazione di un unico ibrido di mais, che risultò essere sensibile all’attacco del fungo, portò alla perdita di interi raccolti, con conseguenti gravi danni all’economia nazionale.
Peronospora della patata
Phythophthora infestans è il fungo responsabile di questa malattia che attacca la patata, il pomodoro e occasionalmente anche la melanzana (Solanacee). É presente in tutte le regioni dove queste piante vengono coltivate e, in condizioni di clima caldo e umido, può arrivare a provocare ingenti perdite di prodotto. Il primo sintomo di attacco da parte della peronospora è un imbrunimento su porzioni dello stelo o dei piccioli, accompagnati da macchie irregolari, a margine sfumato, sulle foglie (Figura 1).
figura 1 - Effetti di Phythophthora infestans sulla foglia di patata
Queste macchie imbruniscono e, in condizioni di alta umidità relativa, si ricoprono lungo i margini di una muffa biancastra. Se le condizioni climatiche sono caratterizzate da temperature elevate e alta umidità atmosferica, i sintomi si aggravano e la malattia si diffonde molto rapidamente. Sui tuberi le infezioni iniziano da fessurazioni che danno origine a zone depresse, di colorazioni rosso-porpora, in cui i tessuti assumono una consistenza spugnosa o marciscono per il successivo attacco di altri funghi e batteri (Figura 2).
figura 2 - Effetti di Phythophthora infestans sul tubero
La più grave infezione da peronospora nella storia si verificò in Irlanda nelle annate 1845-1848. La patata fu introdotta in Irlanda verso il 1590. Ebbe molto successo perché il clima mite e umido ne favoriva la crescita, si poteva piantare anche in terreno molto povero ed era un alimento adatto sia per l’uomo che per gli animali. Verso la metà dell’800 quasi un terzo di tutto il terreno coltivabile era usato per piantare patate, e quasi due terzi delle patate erano destinate all’alimentazione umana. L’infezione di peronospora avvenuta nell’anno 1845 causò la perdita di gran parte del raccolto. E siccome le patate seminate l’anno seguente erano infettate, il fungo ebbe un effetto devastante anche sui raccolti successivi. Il bilancio della spaventosa carestia abbattutasi sull’Irlanda a partire dal 1845 fu di un milione di morti e un milione di emigrati: in quei sette anni, l’isola perse tra il 20 e il 25% della popolazione. Ancora oggi le epidemie causate da questo patogeno sono un problema globale significativo, per cui si stimano costi per 3 miliardi di dollari in tutto il mondo, ogni anno.
Per difendere la pianta dall’infezione può essere utilizzato un approccio chimico, mediante l’utilizzo di specifici prodotto fungicidi, oppure si possono mettere in atto una serie di strategie agronomiche (scelta della varietà, concimazione equilibrata, irrigazione non eccessiva ecc.) che permettono di prevenire l’attacco del patogeno.
Southern corn blight
Il southern corn blight (ruggine delle foglie di mais) è una malattia causata dal fungo Bipolaris maydis (o Helminthosporium maydis) (Figura 3A). Gli effetti del patogeno comprendono danni alle foglie e agli stocchi, ma anche alle spighe, che risultano malformate o marce, coperte di una polvere grigiastra (Figura 3B).
figura 3 - Spore ed effetti del patogeno Bipolaris maydis
Nel 1970 circa l’85% dei campi di mais degli Stati Uniti è stato seminato con un unico ibrido, del tipo maschio-sterile con citoplasma di tipo Texas (T). Questo genotipo è risultato essere sensibile all’attacco della “razza T” di Bipolaris maydis; ciò ha provocato una vera e propria epidemia, aggravata dalle condizioni climatiche particolarmente calde e umide di quell’anno. In Figura 4 è mostrato la diffusione del fungo da giugno a settembre a tutte le coltivazioni degli Stati Uniti.
figura 4 - Estensione del patogeno Bipolaris maydis nei campi di mais americani nel 1970
Gli effetti più immediati dell’epidemia ricaddero sugli agricoltori, anche se il disagio economico si diffuse anche in altri settori dell’economia americana. Visto che una buona parte del raccolto era destinata alle esportazioni, l’anno successivo il fungo patogeno si diffuse anche in Giappone, Filippine, Africa e America Latina.
Nelle coltivazioni attuali questa fonte di maschio-sterilità non è più utilizzata ma è stata sostituita da altre fonti resistenti alla razza T del B. maydis. L’altra razza conosciuta di questo patogeno (razza “O”) si manifesta in aree tropicali e sub-tropicali dove causa, in genere, perdite poco rilevanti.
Effetti di Phythophthora infestans sul tubero
Effetti di Phythophthora infestans sul tubero
Effetti di Phythophthora infestans sulla foglia di patata
Effetti di Phythophthora infestans sulla foglia di patata
Spore ed effetti del patogeno Bipolaris maydis
A) Spore del patogeno Bipolaris maydis (fonte: http://www2.nau.edu/~bio372-c/class/sex/cornbl.htm); B) danni sulle piante in campo (immagine usata con il permesso di J.K. Pataky, http://sweetcorn.uiuc.edu/SLB.htm)
Estensione del patogeno Bipolaris maydis nei campi di mais americani nel 1970
Estensione del patogeno Bipolaris maydis nei campi di mais americani nel 1970 (fonte: Plant Diseases: Their Biology and Social).
Questi due esempi storici di epidemie causate da patogeni sulle coltivazioni mostrano che anche un organismo semplice, come un fungo, può provocare danni molto gravi. Le coltivazioni colpite appartenevano o a un’unica specie (la patata in Irlanda) o a un unico ibrido (il mais negli Stati Uniti). In effetti l’utilizzo di coltivazione intensive e con colture geneticamente uniformi (monocoltura) è spesso causa di problemi di questo tipo. Un approccio possibile per limitare le perdite dovute all’uniformità genetica è quello di sfruttare la variabilità esistente all’interno delle specie coltivate, per selezionare genotipi potenzialmente resistenti ai patogeni.
Accademia dei georgofili. Scoperta la causa della peronospora della patata
Agricoltura e pesca, Regione Emilia Romagna
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La grande carestia irlandese: epopea di morte e di emigrazione
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The American Phytopathological Society
