Biotecnologie fitopatologiche - Teoria (2005/2006)

Obiettivi formativi

Lo studente acquisirà un quadro delle problematiche della difesa fitopatologica, con brevi cenni di biologia ed epidemiologia di alcuni patogeni delle piante e delle principali modalità di diagnosi e di controllo.
Acquisirà invece una conoscenza più approfondita dei meccanismi molecolari della patogenicità e virulenza e della interazione ospite-patogeno, con particolare riferimento alla resistenza delle piante verso i fitopatogeni e alle applicazioni biotecnologiche inerenti.

• Generalità sulle malattie delle piante; concetto di malattia, terminologia fitopatologica. Descrizione degli agenti fitopatogeni (funghi, batteri, fitoplasmi, virus e viroidi), strategie nutrizionali e cicli di sviluppo dei patogeni parassiti. Sintomatologia.
• Diagnostica fitopatologica con mezzi convenzionali, sierologici e molecolari.
• Cenni di epidemiologia. Controllo e gestione delle malattie delle piante.

Meccanismi molecolari della patogenicità e virulenza
• Funghi fitopatogeni: strategie di infezione e fattori di virulenza. Cicli di sviluppo di Plasmopara viticola, Uncinula necator, Venturia inaequalis, Botrytis cinerea, Puccinia graminis.
• Batteri fitopatogeni: fattori di virulenza; funzione e regolazione dei geni hrp e dei geni avr. Ciclo di sviluppo di Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae.
• Virus fitopatogeni: elementi del processo di replicazione, assemblaggio, movimento delle particelle virali all’interno della pianta. Espressione di geni virali in virus a ssRNA. Esempi: Virus del Mosaico del Tabacco (TMV), Virus Y della Patata (PVY). Cenni alle modalita’ di replicazione di fitovirus a DNA. Modalità di trasmissione: vettori. Virus satelliti ed RNA satelliti. Impiego dei virus come vettori di espressione genica e per la presentazione di peptidi eterologhi.
• Cenni ai processi patogenetici di fitoplasmi e viroidi: processo infettivo, epidemiologia.

L’ interazione ospite-patogeno e la resistenza delle piante alle malattie
• Le basi molecolari della specificità e della gamma ospiti; compatibilità e incompatibilità. Resistenza “non-ospite” e resistenza “razza-specifica”.
• Il riconoscimento pianta-patogeno: modello elicitore-recettore, modello “di guardia”. Struttura, funzione ed evoluzione dei geni di resistenza. Fattori di avirulenza ed effettori di virulenza dei patogeni.
• La trasduzione dei segnali: attivazione di risposte di difesa precoci; specie reattive dell’ossigeno, ruolo di ossido nitrico, acido salicilico, acido jasmonico, etilene. Interazione di segnali.
• Attivazione di resistenze e geni di difesa. Proteine di patogenesi. Modulazione genica associata alla resistenza e alla suscettibilità. Silenziamento genico come meccanismo di resistenza nei confronti delle virosi.
• Risposte sistemiche: Systemic Acquired Resistance (SAR); Induced Systemic Resistence (ISR); Systemic Wound Response.

Approcci biotecnologici per l’ottenimento di piante resistenti ai patogeni e insetti
• Trasferimento ed espressione di geni di difesa di origine vegetale; ingegnerizzazione della resistenza ipersensibile e della SAR. Identificazione e impiego di geni di resistenza durevole.
• Trasferimento di geni da altri organismi: peptidi antibatterici; tossine, espressione in pianta di anticorpi (“Plantibodies”).
• Trasferimento di geni derivati dal patogeno: meccanismi della resistenza patogeno-derivata nelle piante transgeniche resistenti ai virus.

Colloquio