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UNIVERSITA’ DI ROMA “SAPIENZA” FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI Corso di Laurea triennale in Scienze Biologiche Curriculum Ecobiologico.

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Presentazione sul tema: "UNIVERSITA’ DI ROMA “SAPIENZA” FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI Corso di Laurea triennale in Scienze Biologiche Curriculum Ecobiologico."— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITA’ DI ROMA “SAPIENZA” FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI Corso di Laurea triennale in Scienze Biologiche Curriculum Ecobiologico Candidato: Giulia Rota Nodari Relatore interno: Prof. Dott. Fabio Attorre Dipartimento di Scienze Ambientali Relatore esterno: Prof. Dott.ssa Devra Jarvis Bioversity International Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali

2 Introduzione Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali

3 Introduzione Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG.  Rese più elevate hanno richiesto l’uso di pesticidi  Uso della diversità intraspecifica sotto forma di miscele di cultivar  Due casi studio in Uganda e uno negli Stati Uniti  Perdita di variabilità genetica (da 7000 a 150 specie agricole)  Monocolture di varietà ad alto rendimento  Esplosioni di infestazioni e perdita del raccolto  Tecniche agronomiche più sostenibili  Circa il 30% del raccolto mondiale viene perso a causa di malattie e parassiti vegetali

4 Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali La diversità delle varietà agricole tradizionali

5 Miscele di varietà tradizionali Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali La diversità delle varietà agricole tradizionali 1.1.  Sono molto popolari tra i piccoli agricoltori (resistenza agli infestanti locali)  Gli effetti benefici delle miscele sono stati documentati in diversi studi: in Bhutan (Thinlay et al., 2000; Finckh, 2003), in Africa Centrale (Trutmann, 1993), in Uganda (Mulumba et al., 2012)  Le miscele di cultivar non sono state ancora prese in considerazione tra le tecniche della lotta integrata convenzionale (IPM)  Sempre più studi sono volti all’identificazione dei principali meccanismi fisiologici, epidemiologici ed ecologici  Vengono testate miscele di cultivar 5PAG

6 Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali Casi studio

7 Casi Studio 2.2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Uganda: Diversità delle varietà agricole tradizionali al livello di farm e di comunità Caso 1 “A risk-minimizing argument for traditional crop varietal diversity use to reduce pest and disease damage in agricultural ecosystems of Uganda”, Mulumba et al  In Uganda, la banana e il platano (Musa spp.) e il fagiolo comune (Phaseolus Vulgaris) sono le principali coltivazioni  Gravi perdite dovute a malattie e parassiti: o Fungo Mycosphaerella fijiensis (black sigatoka) o Punteruolo Cosmopolites sordidus o Nematodi parassiti (black weevils) o Fungo Phaeoisariopsis griseola (Detto Angular Leaf Spot, ALS) o Infezioni micotiche dovute a di verse famiglie di funghi (anthracnose) o Mosca del fagiolo Ophiomyia Phaseoli

8 Casi Studio 2.2.  Diverse tecniche agronomiche e l’applicazione di pesticidi  I piccoli agricoltori sono soliti coltivare più varietà nel loro appezzamento:  Arrangiamenti casuali  A file  Diminuzione della densità  Ciascuna varietà in un piccolo appezzamento  Ciascuna varietà in un piccolo appezzamento  Notevole diversità intraspecifica sotto forma di varietà tradizionali sia a livello di comunità che di farm 8PAG Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali

9 Casi Studio 2.2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Fig. 1: Grafici che mostrano la relazione tra la richness e il Weighted Damage Index (WDI = 0–100) per le malattie per il fagiolo comune: Angular Leaf Spot (ALS) (a) e anthracnose (b); e per la banana/platano (c) black sigatoka e (d) black weevils. Fonte: Mulumba et al., Caso 1

10 La diversità delle varietà agricole tradizionali 2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Fig. 3: In una miscela di varietà, le piante resistenti in prossimità di quelle suscettibili agiscono da barriera alla dispersione delle spore (effetto barriera). Inoltre, aumentano la distanza tra le piante sensibili riducendo così la probabilità di rilascio dell’ inoculo su ospiti suscettibili (effetto diluizione). Fonte: Castro,  Effetto diluizione ed effetto barriera Miscele di cultivar e controllo delle malattie  Diminuzione della probabilità di rilascio dell’ inoculo su ospiti suscettibili (effetto diluizione)  Le piante resistenti fungono da barriera alla dispersione delle spore (effetto barriera)

11 La diversità delle varietà agricole tradizionali 2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Fig. 4: I cerchi concentrici indicano il gradiente di dispersione dell’inoculo a partire dalla pianta infettata, che decresce all’aumentare della distanza da questa. A) Piante di grandi dimensioni, B) Piante di piccole dimensioni. Fonte: Garrett & Mundt, L’effetto positivo di una miscela di varietà diminuisce all’aumentare delle dimensioni degli individui ospiti.  Effetto diluizione ed effetto barriera

12 Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali La diversità delle varietà agricole tradizionali 2.  Resistenza sistemica Fig. 5: L’immagine illustra le fasi della resistenza sistemi ca. Fonte:  Sintesi di composti antimicrobici e antimicotici (fitoalesine e proteine PR) (risposta locale)  L’effetto di protezione aumenta in un sistema agricolo genotipicamente variabile  Attivazione di una cascata di segnali AS dipendente che induce la stessa risposta anche nelle parti non affette (risposta sistemica) 12PAG

13 Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali La diversità delle varietà agricole tradizionali 2.  Alterazione del microclima Fig. 6: Piante di riso. Fonte:  Alcuni fattori microclimatici nella coltivazione possono rendere il luogo meno favorevole allo sviluppo delle malattie  Si possono implementare miscele di varietà con tratti agronomici funzionali 13PAG

14 Casi Studio 2.2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Uganda: Miscele di varietà tradizionali per il controllo delle infestazioni causate da Ophiomyia Phaseoli Caso 2 “The use of common bean (Phaseolus vulgaris) traditional varieties and their mixtures with commercial varieties to manage bean fly (Ophiomyia spp.) infestations in Uganda”, W. Ssekandi et al  Diverse pratiche agronomiche sono utilizzate per il controllo del parassita (la pacciamatura, la “messa a terra”, la policoltura e i pesticidi chimici)  Importanti infestazioni causate dal dittero Ophiomyia Phaseoli (detto bean fly)  Coltivazione di varietà tradizionali e moderne in file o in miscele  Selezione di due varietà per testarne l’efficienza nel ridurre il danno

15 Casi Studio 2.2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali Fig. 7: Miscela a file alterne, miscela random sistematica.  Una varietà popolare resistente tradizionale (Kasirila) e una popolare suscetti bile commerciale (Nabe 4)  Arrangiamenti: a file e random sistematica  Proporzione della varietà resistente era presente al 25%, 50% e 75% 15PAG

16 Casi Studio 2.2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Fig. 8: Grafici che mostrano la relazione tra la probabilità d’incidenza del danno alle radici (Bean Stem Maggot, BSM) e la proporzione delle piante suscettibili, a sinistra; la probabilità d’incidenza del danno alle radici e le diverse disposizioni spaziali, a destra. Fonte: Ssekandi et al., La probabilità di incidenza del danno alle radici (BSM)

17 Casi Studio PAG. Fig. 9: Grafici che mostrano l’andamento del danno alle radici durante il tempo per sei tipi diversi di arrangiamenti e proporzioni comparati alla coltivazione singola della varietà suscettibile (100% Nabe 4). Fonte: Ssekandi et al., Questi risultati hanno fornito importanti indicazioni per gli agricoltori Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali

18 Diversità genotipica e gestione degli artropodi erbivori La diversità delle varietà agricole tradizionali 2.  Limitata ricerca applicata sugli effetti della diversità intraspecifica su parassiti e insetti in sistemi agricoli (Power (1988, 1991); Bush (1991))  Una maggiore varietà di fonti alimentari e di habitat alternativi possono determinare la persistenza di popolazionidi predatori di insetti generalisti, portando così ad una riduzione delle popolazioni di artropodi erbivori  Resistenza associativa PAG. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali

19 Casi Studio 2.2. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Stati Uniti: Miscele semplici di piante Bt (Bacillus thuringiensis) e non-Bt per preservare la tecnologia transgenica Caso 3  Il “block refuge”, o rifugio a blocco, e negli ultimi anni è stato progressivamente sostituito dal “Refuge in the bag” (RIB)  E’ possibile preservare l’efficacia dei geni di resistenza nativi  L'utilità di questo approccio e le nuove prospettive sui suoi vantaggi ecologici, hanno portato i ricercatori a considerare l’effettivo utilizzo di miscele di cultivar (rendimento, controllo dei fattori biotici e abiotici)

20 Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali Conclusione

21 Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG  50% delle coltivazioni di grano in Europa e decine di migliaia di ettari di riso in Cina sono costituite da miscele di varietà  Vi è la necessità di sviluppare un sistema agricolo ecologicamente più sostenibile  Bisogna individuare gli aspetti funzionali che intervengono a livello di sistema agricolo

22 Ringraziamenti Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali PAG. Desidero innanzitutto ringraziare il Professor Fabio Attorre relatore di questo elaborato finale, per la disponibilità e cortesia dimostratemi e per tutto l’aiuto fornito durante la stesura. Vorrei ringraziare anche il Professor Marcello Vitale per i suoi preziosi consigli e per avermi guidato nella preparazione della presentazione. Ringrazio sentitamente la Dott.ssa Devra Jarvis e la Dott.ssa Paola De Santis, che sono state sempre disponibili a dirimere i miei dubbi e per avermi fornito testi, strumenti e dati indispensabili per la realizzazione di questo lavoro. Desidero inoltre ringraziarle per avermi fatto conoscere ed appassionare ai progetti sostenuti da Bioversity International, rendendo più chiare le mie future scelte universitarie.

23 Grazie per l’attenzione. Ridurre il danno da fitopatogeni in agro-ecosistemi attraverso la diversità delle varietà agricole tradizionali


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