Maize (Zea mays L.), a cereal crop of great economic importance and the world's first staple food, faces several biotic and abiotic stresses, among which sanitation problems due to potential production and accumulation of mycotoxins. The main pathogens responsible for the production of toxic compounds belong to the Aspergillus, Fusarium and Penicillium genera. Mycotoxins are secondary metabolites, synthesized by some species of filamentous fungi that have negative effects on the economy and on the health of humans and animals. Among the compounds that affect corn fumonisins, synthesized by Fusarium verticillioides; trichothecenes and zearalenone produced by Fusarium graminearum; aflatoxins, synthesized by the species Aspergillus flavus and A. parasiticus and finally ocratoxins produced by the species Penicillium verrucosum attract greater attention, for degree of toxicity and high degree of accumulation in the grain. Due to the high incidence of the problem, methods aimed at preventing and containing these pathogens have been developed. A widely used method is chemical control with fungicide and insecticide applied as seeds treatment. The first objective of the thesis was to test the effectiveness and selectivity of different fungicide treatments, an experimental one, present in three different formulations and 4 commercial ones, against the microflora present on seeds artificially inoculated with F. graminearum or F. verticillioides and on seeds of 11 commercial hybrids, paying special attention to Aspergillus, Fusarium and Penicillium. A freezing incubation test assessed the level of seed infection and the effectiveness of different fungicide treatments. The second objective of the thesis was the molecular characterization of fungal strains isolated from seeds to test their ability to produce mycotoxins. The isolates, once morphologically identified, were tested with the PCR test to assess the presence/absence of genes involved in mycotoxins biosynthesis, with specific assays and primers for the different fungal species examined. Results showed different levels of effectiveness of the experimental and commercial fungicides. It has been observed that the effectiveness of treatments carried out with the 3 formulations of the experimental chemical is different depending on the pathogen present in the seed (F. graminearum or F. verticillioides). In the case of the second set of seed samples, treated with a mixture of commercial products, on the other hand, the overall very high effectiveness varied statistically significantly in function of the corn hybrid used. In conclusion, it was possible to observe that, among the commercial treatments used in the first set of samples, only the compound obtained from the mixture of the following active ingredients: Fludioxonil, Metalaxyl-M, Azoxystrobin and Thiabendazole, has shown effectiveness in containment of both pathogens, F. graminearum and F. verticillioides, while the experimental fungicide EXF15326Ahas shown effectiveness only in containment of F. graminearum. In addition, since the molecular tests carried out on strains belonging to the potentially mycotoxigenic species showed in 92% of the samples the presence of genes involved in mycotoxins biosynthesis, highlighting a high toxigenic potential, the necessity to study and develop new and innovative active ingredients that can contain mycotoxigenic pathogens that infect maize was highlighted.
Il mais, coltura cerealicola di grande importanza economica e primo alimento base a livello mondiale, è sottoposto a stress biotici e abiotici di varia natura, tra i quali problemi di carattere igienico-sanitario riconducibili alla potenziale produzione e accumulo di micotossine. I principali agenti patogeni responsabili, della produzione di composti tossici appartengono ai generi Aspergillus, Fusarium e Penicillium. Le micotossine sono metaboliti secondari, sintetizzati da alcune specie di funghi filamentosi che hanno effetti negativi sull'economia e sulla salute dell'uomo e degli animali. Tra i composti che colpiscono il mais le fumonisine, sintetizzate da Fusarium verticillioides; i tricoteceni e lo zearalenone prodotti da Fusarium graminearum; le aflatossine, sintetizzate da Aspergillus flavus e A. parasiticus e infine le ocratossine prodotte da Penicillium verrucosum richiamano maggiore attenzione, per grado di tossicità ed elevato grado di accumulo nelle cariossidi. Data l'elevata gravità del problema sono stati sviluppati metodi volti alla prevenzione e al contenimento dei suddetti patogeni. Un metodo molto utilizzato è la lotta chimica con prodotti fungicidi e insetticidi applicati come concia ai semi. Primo obiettivo della tesi è stato quello di saggiare, tramite prova di incubazione, l'efficacia e la selettività di una serie di trattamenti fungicidi, uno sperimentale, presente in tre differenti formule e 4 commerciali, nei confronti della microflora presente su semi inoculati artificialmente con F. graminearum o F. verticillioides e su semi di 11 ibridi commerciali, ponendo particolare attenzione sulla presenza dei generi Aspergillus, Fusarium e Penicillium. Secondo obiettivo della tesi è stata la caratterizzazione molecolare dei ceppi fungini isolati dai semi per verificare la loro capacità di produrre micotossine. Gli isolati, una volta identificati morfologicamente, sono stati saggiati con la prova PCR per valutare la presenza/assenza dei geni coinvolti nella biosintesi delle micotossine, con saggi e primer specifici. I risultati hanno evidenziato efficacia variabile dei diversi fungicidi sperimentali e commerciali. Si è osservato che l'efficacia dei trattamenti effettuati con le 3 formule del prodotto chimico sperimentale risulta essere diversa in funzione dell'inoculo presente nel seme (F. graminearum o F. verticillioides). Nel caso della seconda serie di campioni di seme, trattati con miscela di prodotti commerciali invece, l'efficacia variava in modo statisticamente significativo in funzione dell'ibrido di mais utilizzato. In conclusione, è stato possibile osservare che, tra i trattamenti commerciali impiegati nella prima serie di campioni, solamente la miscela di Fludioxonil, Metalaxyl-M, Azoxystrobin e Thiabendazole, si è mostrata efficace, esplicando la propria azione nel contenimento dei patogeni, F. graminearum e F. verticillioides, mentre il fungicida sperimentale EXF15326A ha mostrato efficacia solamente nel contenimento di F. graminearum. Inoltre, dal momento che i saggi molecolari effettuati sui ceppi appartenenti alle specie potenzialmente micotossigene hanno evidenziato, nel 92% dei campioni saggiati, la presenza dei geni coinvolti nella biosintesi delle micotossine, va ad evidenziarsi la necessità di conoscere, studiare e sviluppare principi attivi in grado di contenere la minaccia rappresentata dai patogeni micotossigeni che infettano il mais.
Efficacia e selettività di fungicidi diversi sulla microflora presente su semi di mais
SANNA, MARTINA
2018/2019
Abstract
Il mais, coltura cerealicola di grande importanza economica e primo alimento base a livello mondiale, è sottoposto a stress biotici e abiotici di varia natura, tra i quali problemi di carattere igienico-sanitario riconducibili alla potenziale produzione e accumulo di micotossine. I principali agenti patogeni responsabili, della produzione di composti tossici appartengono ai generi Aspergillus, Fusarium e Penicillium. Le micotossine sono metaboliti secondari, sintetizzati da alcune specie di funghi filamentosi che hanno effetti negativi sull'economia e sulla salute dell'uomo e degli animali. Tra i composti che colpiscono il mais le fumonisine, sintetizzate da Fusarium verticillioides; i tricoteceni e lo zearalenone prodotti da Fusarium graminearum; le aflatossine, sintetizzate da Aspergillus flavus e A. parasiticus e infine le ocratossine prodotte da Penicillium verrucosum richiamano maggiore attenzione, per grado di tossicità ed elevato grado di accumulo nelle cariossidi. Data l'elevata gravità del problema sono stati sviluppati metodi volti alla prevenzione e al contenimento dei suddetti patogeni. Un metodo molto utilizzato è la lotta chimica con prodotti fungicidi e insetticidi applicati come concia ai semi. Primo obiettivo della tesi è stato quello di saggiare, tramite prova di incubazione, l'efficacia e la selettività di una serie di trattamenti fungicidi, uno sperimentale, presente in tre differenti formule e 4 commerciali, nei confronti della microflora presente su semi inoculati artificialmente con F. graminearum o F. verticillioides e su semi di 11 ibridi commerciali, ponendo particolare attenzione sulla presenza dei generi Aspergillus, Fusarium e Penicillium. Secondo obiettivo della tesi è stata la caratterizzazione molecolare dei ceppi fungini isolati dai semi per verificare la loro capacità di produrre micotossine. Gli isolati, una volta identificati morfologicamente, sono stati saggiati con la prova PCR per valutare la presenza/assenza dei geni coinvolti nella biosintesi delle micotossine, con saggi e primer specifici. I risultati hanno evidenziato efficacia variabile dei diversi fungicidi sperimentali e commerciali. Si è osservato che l'efficacia dei trattamenti effettuati con le 3 formule del prodotto chimico sperimentale risulta essere diversa in funzione dell'inoculo presente nel seme (F. graminearum o F. verticillioides). Nel caso della seconda serie di campioni di seme, trattati con miscela di prodotti commerciali invece, l'efficacia variava in modo statisticamente significativo in funzione dell'ibrido di mais utilizzato. In conclusione, è stato possibile osservare che, tra i trattamenti commerciali impiegati nella prima serie di campioni, solamente la miscela di Fludioxonil, Metalaxyl-M, Azoxystrobin e Thiabendazole, si è mostrata efficace, esplicando la propria azione nel contenimento dei patogeni, F. graminearum e F. verticillioides, mentre il fungicida sperimentale EXF15326A ha mostrato efficacia solamente nel contenimento di F. graminearum. Inoltre, dal momento che i saggi molecolari effettuati sui ceppi appartenenti alle specie potenzialmente micotossigene hanno evidenziato, nel 92% dei campioni saggiati, la presenza dei geni coinvolti nella biosintesi delle micotossine, va ad evidenziarsi la necessità di conoscere, studiare e sviluppare principi attivi in grado di contenere la minaccia rappresentata dai patogeni micotossigeni che infettano il mais.| File | Dimensione | Formato | |
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