Validazione dell'espressione genica in radici di kiwi colpite da Kiwifruit Vine Decline Syndrome (KVDS)

Human activities are contributing to a global change in climatic and environmental conditions, leading to a significant increase in both the number and intensity of abiotic and biotic stress factors. In this context, plant health is affected by a combination of different stresses occurring simultaneously. Although each, applied individually, can have a negligible effect on plant growth and survival, the cumulative effect of several factors can cause significant damage and a significant decrease in production yields. Kiwifruit Vine Decline Syndrome (KVDS) is defined as a syndrome because several stress elements appear to be involved in its aetiology. The main causes include soil structure and texture, nutrient availability, submergence, temperature, agricultural practices, and the presence of oomycetes belonging to the genus Phytopythium. Although several phytopathological and agronomical studies have been conducted, an univocal explanation regarding the causes and possible remedies has not yet been reached. The first report of KVDS in Italy dates to 2012 in Veneto region (North-East Italy). The spread of the syndrome in the northern and central regions of Italy was rapid, causing a significant reduction in the cultivated area. The main symptoms of KVDS consist of an initial phase of leaf wilt, followed by a sudden and total collapse of the plants, often occurring in the same or the following year. Leaves show epinasty, chlorosis, desiccation, and abscission while the root system develops morphological and anatomical abnormalities, disappearance of fibrous roots and structural root rot leading to stunted plant growth and compromised production. The peak of symptoms generally occurs in mid to late summer, coinciding with high temperatures, when plant transpiration is at its highest. The aim of this thesis work was to gain a deeper understanding of the responses of Actinidia deliciosa cv. 'Hayward' at the molecular level to the multifactorial stress composed of Phytopythium vexans inoculum and the physiological stress obtained by submerging the root system to reproduce symptoms under controlled conditions. The plants were monitored over time by measuring soil temperature, collecting disease indices, and by sampling roots at predetermined intervals, specifically at time 0 and after 48 hours, 72 hours and 7 days after inoculation. The experimental work carried out allowed the optimisation of an RNA extraction protocol from root samples of Actinidia deliciosa cv. 'Hayward' on which a normalisation analysis of the expression of housekeeping genes in a multifactorial pathosystem was carried out, followed by a preliminary gene expression study of genes related to stress signalling and phytohormone synthesis.

Le attività antropiche stanno contribuendo ad un cambiamento globale delle condizioni climatiche e ambientali, determinando un significativo aumento sia del numero che dell'intensità di fattori di stress di natura abiotica e biotica. In questo contesto la salute delle piante risulta influenzata dalla combinazione di diversi stress che si verificano simultaneamente. Sebbene ciascuno, applicato singolarmente, possa avere un effetto trascurabile sulla crescita e sulla sopravvivenza delle piante, l'effetto cumulativo di più fattori può causare significativi danni e una notevole diminuzione delle rese produttive. La moria del kiwi definita come Kiwifruit Vine Decline Syndrome (KVDS), rientra all’interno di questo scenario in quanto diversi elementi di stress risultano essere coinvolti nello sviluppo della sindrome. Tra le principali cause si evidenziano la struttura e la tessitura del suolo, la disponibilità di nutrienti, la sommersione radicale, la temperatura, le pratiche agricole e la presenza di oomiceti appartenenti al genere Phytopythium. Nonostante siano stati condotti diversi studi fitopatologici e agronomici, non si è ancora giunti ad una spiegazione univoca riguardante le cause e i possibili rimedi. La prima segnalazione di moria in Italia risale al 2012 in Veneto. La diffusione della sindrome nelle regioni settentrionali e centrali dell'Italia è stata rapida, causando una significativa riduzione della superficie coltivata. I principali sintomi della moria consistono in una fase iniziale di appassimento delle foglie, seguita da un collasso improvviso e totale delle piante, che spesso si verifica nel corso dello stesso anno o di quello successivo. Le foglie presentano epinastia, clorosi, disseccamento e abscissione mentre l’apparato radicale sviluppa anomalie morfologiche ed anatomiche, scomparsa delle radici fibrose e marciume delle radici strutturali portando all’arresto della crescita della pianta e compromettendo la produzione. Il picco dei sintomi si manifesta generalmente a metà-fine estate, in concomitanza con le alte temperature, quando la traspirazione delle piante è massima. Il presente lavoro di tesi ha avuto l'obiettivo di approfondire la comprensione delle risposte di Actinidia deliciosa cv. ‘Hayward’ a livello molecolare nei confronti dello stress multifattoriale composto dall’inoculo di Phytopythium vexans e dello stress fisiologico ottenuto attraverso la sommersione dell’apparato radicale per la riproduzione dei sintomi in condizioni controllate. Le piante sono state monitorate nel tempo attraverso la misurazione della temperatura del suolo, la raccolta di indici di malattia e il prelievo di campioni radicali a intervalli prestabiliti, in particolare al tempo 0, dopo 48 ore, 72 ore e 7 giorni dall'inoculo. L’attività sperimentale svolta ha permesso l’ottimizzazione di un protocollo di estrazione di RNA dai campioni radicali di Actinidia deliciosa cv. ‘Hayward’ su cui è stata svolta un’analisi di normalizzazione dell’espressione di geni housekeeping in un patosistema multifattoriale, seguita da uno studio preliminare di espressione genica di geni relativi alla segnalazione dello stress e alla sintesi di fitormoni.