Exploring Endophytes of Actinidia deliciosa as Biocontrol Agents Against Phytopythium vexans

Climate change is a complex issue affecting the economy, the environment, agricultural production, and society and all of us. Factors such as global warming, extreme precipitation events, and the emergence of new climate change-related diseases make the containment of phytopathogens increasingly challenging. Sustainable agricultural management, careful prevention strategies, and the reduction of pesticide use represent the only methods to counteract their spread and mitigate significant crop losses. This goal can be achieved by employing biocontrol agents (BCA) and plant growth-promoting (PGP) microorganisms in agriculture. Among the proposed solutions, the use of endophytes, beneficial microorganisms that live within plants, offers a sustainable alternative to chemical pesticides. In this context, Actinomycetes have shown potential in controlling various plant pathogens and promoting plant growth. In the case of kiwi (Actinidia deliciosa), one of the most significant challenges is Kiwi Vine Decline Syndrome (KVDS), which is associated with both biotic and abiotic factors. The primary biotic agent responsible for KVDS is the oomycete Phytopythium vexans, despite the extensive and diverse microbial community associated with kiwi roots. On the other hand, abiotic stress factors include waterlogging, an excessive water accumulation in the root zone, which is exacerbated by extreme weather events linked to climate change. These conditions play a crucial role in the development and spread of the syndrome. Additionally, the predisposition of kiwi plants to root asphyxia further aggravates the situation. KVDS is therefore a multifactorial syndrome requiring prevention strategies. Currently, no agrochemicals are available to effectively control this syndrome, and the use of resistant rootstocks has not always proven to be a reliable solution. This study aims to selectively isolate endophytic Actinomycetes from healthy kiwi plants grown in soils affected by KVDS, with the objective of identifying native strains capable of sustainably mitigating the disease. The isolated strains were subsequently characterized to assess their potential as candidates for KVDS control. Their activity as BCAs and PGPs was evaluated through both in vitro and in planta experiments. To identify strains with potential applications in sustainable agriculture, their effects on P. vexans and their contribution to plant growth were examined. This research proposes an exploratory approach to utilizing native endophytes for KVDS management, integrating the use of beneficial microorganisms while emphasizing the importance of preventive agronomic practices.

Il cambiamento climatico è un problema complesso che affligge l’economia, l’ambiente, la produzione agricola e ognuno di noi. Fattori come il riscaldamento globale, le precipitazioni estreme e lo sviluppo di nuove malattie legate al cambiamento climatico, rendono difficile il contenimento delle fitopatie. La gestione sostenibile dell’agricoltura, un’attenta prevenzione e la diminuzione dell’utilizzo dei pesticidi sono l’unica strada per contrastare il loro sviluppo e ingenti perdite di raccolto. L’obiettivo può essere raggiunto utilizzando in agricoltura agenti di biocontrollo (BCA) e promotori della crescita delle piante (PGP). Tra le soluzioni, l’impiego di endofiti, microrganismi benefici che vivono all’interno delle piante, può essere utilizzato come alternativa sostenibile ai pesticidi chimici. Gli Attinomiceti, in quest’ottica, mostrano potenzialità nel controllo di diversi patogeni e nel miglioramento della crescita vegetale. Nel caso del kiwi (Actinidia deliciosa), una delle principali sfide fitopatologiche è la sindrome della moria del kiwi (KVDS), le cui cause sono attribuite a fattori biotici e abiotici. Tra i fattori biotici è stato identificato il ruolo dell’oomicete Phytopythium vexans, nonostante la comunità microbica associata alle radici di kiwi sia estesa e variegata. Eccessi di acqua nella zona radicale ed il relativo ristagno idrico che la pianta subisce, rappresentano invece il principale fattore abiotico. Il ristagno idrico è favorito da eventi atmosferici estremi legati al cambiamento climatico e gioca un ruolo cruciale nello sviluppo e nella diffusione della sindrome. Una predisposizione della pianta a soffrire di asfissia radicale aggrava ulteriormente la situazione. Si tratta quindi di una sindrome multifattoriale, che necessita di un’attenta prevenzione. Infatti, ad oggi non sono disponibili agrofarmaci in grado di contenere questa sindrome e l’utilizzo di portinnesti resistenti non sembra sempre efficace. In questo studio l’obiettivo è stato di isolare selettivamente Attinomiceti endofitici da piante sane di kiwi cresciute in suoli affetti da KVDS, al fine di identificare ceppi autoctoni in grado di contenere la malattia in modo sostenibile. L’identificazione successiva dei ceppi isolati è stata necessaria per valutare gli stessi e definire le loro potenzialità come candidati per il controllo della moria (BCA) e per eventuali tratti di promozione della crescita (PGP). I ceppi sono stati testati in vitro e in vivo per la loro attività come BCA e PGP. Con l’obbiettivo di selezionare ceppi con potenziale applicativo in agricoltura sostenibile, è stato valutata in vitro l’effetto di inibizione della crescita di P. vexans. Successivamente la valutazione in vivo sia dell’inibizione del patogeno che del contributo benefico alla crescita della pianta in condizioni controllate. Questa ricerca propone un approccio esplorativo nei confronti di endofiti di Actinidia, per fornire nuovi strumenti contro la moria, combinando l’uso di microrganismi benefici senza dimenticare l’importanza delle buone pratiche agronomiche preventive.