INTERAZIONI TRA SCAPHOIDEUS TITANUS BALL, FITOPLASMA DELLA FLAVESCENZA DORATA E FAVA IN LABORATORIO

One of the most significant phytoplasma, in Europe, is the Flavescence Doreè (FD) of the grapevine, caused by a phytoplasma belonging to 16SrV. The FD has a strong epidemic character and it is transmitted in nature by the leafhopper Scaphoideus titanus Ball (Hemiptera: Cicadellidae). According to current knowledge, the acquisition takes place during the juvenile stage, which become infectious in adulthood and they maintain the infectivity for all their lives. However , the epidemiology of this disease is not fully justified from the classic acquisition model. In fact, despite of the control means applied the FD continues to propagate, this makes ineffective the strategies adopted. An alternative acquisition model can be hypothesized, it provides that even the adult, feeding itselves on a diseased plant, it's able to acquire the phytoplasma and become infectious before death. The aim of this thesis is to test the hypothesis that S. titanus is capable of acquiring and transmitting the FD's phytoplasma even when fully grown, and before his death; for this purpose there were make tests under controlled conditions of transmission using the fava bean as an indicator plant. Individuals of S. titanus were reared in exclude insect cages. Once they become adults, they were maintained for a week on an infected fava bean in cages in air-conditioned cell, for the acquisition of phytoplasma. After the acquisition, the adults were isolated in groups of 5-6 individuals in cylindrical insulators containing a healthy fava bean, in order to verify the ability of these individuals to inoculate the phytoplasma in the plant. Weekly, for of 5 weeks, the fava beans have been replaced, in order to evaluate the latency time needed to adults individuals to become infectious. After finishing the transmission phases, the DNA in leafhoppers and plants was extracted and subjected to molecular diagnosis. Because of this were conducted-quantitative RealTime PCR analyzes, specific for phytoplasmas 16SrV group, in order to evaluate the percentage of infection and the average title of phytoplasma in vectors and in inoculated plants. The results of these transmission tests have highlighted the capacity of the adults of S. titanus to acquire the FD's phytoplasma, because the acquisition of the pathogen occurred in 100% of the replicates, and in 76% of individuals; Furthermore no significant differences were observed between the infection rates found at various stages of inoculation, this indicates that S. titanus is able to acquire the phytoplasma within a week from the acquisition. Moreover considering the title of phytoplasma found in insects, it has been registered an increase over time in the concentration of the pathogen cells, confirming its ability to multiply in the vector. However, the mortality detected in correspondence to each phase of inoculation increased strongly over time. As regards the fava beans subjected to inoculation, the transmission to at least a plant was found in 71.4% of the replicates and in 26.5% of the tested plants. The statistical analysis showed no significant difference between the percentages of infection and the concentrations of phytoplasma found at different stages of inoculation, It indicates that even after one week from the end of the acquisition the adults of S. titanus, besides acquiring the phytoplasma, they are infectious. The results obtained in this study have highlighted the ability of S. titanus adult's to acquire and transmit the phytoplasma agent of FD under controlled conditions and on a model plant. Further studies should be carry out to investigate this phenomenon on the grapevine in the field, where different conditions could lead to a different transmission efficiency.

A livello europeo una delle più rilevanti fitoplasmosi è la Flavescenza Dorata (FD) . La malattia conduce a un crescente deperimento della pianta, causando cali qualitativi e produttivi delle uve. La FD ha un forte carattere epidemico ed è trasmessa in natura dalla cicalina Scaphoideus titanus Ball (Hemiptera: Cicadellidae). Secondo le attuali conoscenze, l'acquisizione avviene durante gli stadi giovanili, che divengono infettivi in età adulta, mantenendo l'infettività per il resto della loro vita. Tuttavia, l'epidemiologia di questa malattia non è pienamente giustificata dal classico modello di acquisizione. Infatti nonostante i mezzi di controllo applicati la FD continua a propagarsi, rendendo di fatto inefficaci le strategie adottate. Un modello di acquisizione alternativo può dunque essere ipotizzato, il quale prevede che anche l'adulto, nutrendosi su una pianta malata, sia in grado di acquisire il fitoplasma e di diventare infettivo prima della morte. Lo scopo di questa tesi è di verificare l'ipotesi che S. titanus sia in grado di acquisire e trasmettere il fitoplasma della FD anche allo stadio adulto; a tal fine sono state condotte prove di trasmissione in condizioni controllate utilizzando la fava come pianta indicatrice. Individui di S. titanus sono stati allevati in gabbie escludi insetto. Una volta comparsi gli adulti, questi sono stati mantenuti per una settimana su fava infetta in gabbie in cella climatizzata, per l'acquisizione del fitoplasma. Dopo l'acquisizione, gli adulti sono stati isolati in gruppi di 5-6 individui in isolatori cilindrici contenenti una fava sana, allo scopo di verificare la capacità di questi individui di inoculare il fitoplasma nella pianta. Settimanalmente, per un totale di 5 settimane, le fave sono state sostituite, al fine di valutare il tempo di latenza necessario agli individui adulti per divenire infettivi. Una volta terminate le fasi di trasmissione, il DNA totale presente nelle cicaline e nelle piante è stato estratto e sottoposto a diagnosi molecolare. A questo fine sono state condotte analisi di PCR-Real Time quantitativa, specifica per fitoplasmi del gruppo 16SrV. I risultati di queste prove di trasmissione hanno evidenziato la capacità degli adulti di S. titanus di acquisire il fitoplasma della FD, dato che l'acquisizione del patogeno è avvenuta nel 100% dei replicati, e nel 77% degli individui; inoltre non sono state osservate differenze significative tra le percentuali di infezione riscontrate alle varie fasi di inoculazione, indicando che S. titanus è in grado di trasmettere il fitoplasma già dopo una settimana dall'acquisizione. Inoltre, considerando il titolo di fitoplasma riscontrato negli insetti, è stato registrato un aumento nel tempo della concentrazione di cellule del patogeno, confermandone la capacità di moltiplicarsi nel vettore. Tuttavia, la mortalità rilevata in corrispondenza di ogni fase di inoculazione è risultata fortemente crescente nel tempo. Per quanto riguarda le fave sottoposte a inoculazione, la trasmissione ad almeno una pianta è stata riscontrata nel 71,4 % dei replicati e nel 31,2 % delle piante saggiate. L'analisi statistica non ha mostrato nessuna differenza significativa tra le percentuali di infezione e le concentrazioni di fitoplasma riscontrate alle diverse fasi di inoculazione, indicando che già dopo una settimana dal termine dell'acquisizione gli adulti di S. titanus, oltre ad avere acquisito il fitoplasma, sono in effetti infettivi. I risultati ottenuti in questo studio hanno evidenziato la capacità dell'adulto di S. titanus di acquisire e trasmettere il fitoplasma agente della FD in condizioni controllate e su una pianta modello. Ulteriori studi dovranno essere condotti per indagare questo fenomeno sulla vite in campo, dove differenti condizioni potrebbero comportare una diversa efficienza di trasmissione.