Corso di Micologia Fitopatologica: funghi agenti di malattie delle piante

Caratteristiche generali dei funghi

DIVA ST ICILIAE GENERA IS-1434.3 CORSO di "MICOLOGIA FITOPATOLOGICA" I "FUNGHI" AGENTI DI MALATTIE DELLE PIANTE: CARATTERISTICHE GENERALI Prof. Alessandro VitaleCaratteristiche generali Funghi - Fino a qualche decennio fa " ... piante che non possedevano la clorofilla". - Non più! "Regno di organismi a se stante" (Whittaker, 1965). - Secondo una classificazione funzionale attuale, alcuni patogeni `fungini' responsabili ad es. dell'Ernia del cavolo o delle peronospore delle solanacee non rientrano nel "Regno Fungi" (True Fungi); - In associazione simbiotica con alghe fotosintetiche e cianobatteri o radici delle piante superiori danno vita rispettivamente a Licheni o Micorrize; - Uno dei migliori contributi alla medicina deriva da funghi microscopici es. Penicillina (antibiotico per eccellenza da P. chrysogenum).

True Fungi e specie fitopatogene

Caratteristiche generali Funghi True fungi Più di 100.000 specie descritte di cui 8-10.000 fitopatogene Organismi terrestri Unicellulari (Lieviti) Microscopici 'filamentosi' Macroscopici (funghi superiori) Hanno spore aeree e zoospore con flagelli per habitus acquatico- terrestre. Organismo vivente più grande al mondo (età circa 2400 anni) Armillaria ostoyae individuo monosporico copre 3,5 miglia in diametro (890 ha) = 1.665 campi da football (Oregon - USA, 2000)

Gruppo cosmopolita ed eterogeneo

Caratteristiche generali funghi Funghi: gruppo cosmopolita ed eterogeneo di organismi eterotrofi. Mutualisti Saprofiti Patogeni Commensali Animalia - Endofiti - Epifiti - Micorrizici: mutualisti (Phylum: Glomeromycota) Arbuscular mycorrhizal fungi Ascomycota Dikarya + Basidiomycota -Glomeromycota Fungi Zygomycota Chytridiomycota (funghi zoosporici)

Classificazione e riproduzione dei funghi

Caratteristiche generali funghi Un tempo classificati nel Regno Vegetale (fino alla metà anni 60) appartengono ora nel Regno dei Funghi (Whittaker, 1965); · eucarioti e multinucleati; · eterotrofi; · si nutrono per assorbimento; Fungus: eukaryotic · si riproducono per spore; · Ife riunite in un Micelio *; organism that is usually filamentous (forming a mycelium) and heterotrophic, has cell walls composed of www.apsnet.org chitin, and reproduces by sexual and/or asexual spores (www.apsnet.org). · Crescita delle ife di tipo apicale. Nb. * eccez. Plasmodiophoromycetes o Plasmodioforidi).

Peculiarità dei funghi

Caratteristiche generali funghi · pareti ifali costituiti da chitina (polisaccaride azotato, polimero dell'acetilglucosammina) che è un ß-1,4 glucano (eccez. Oomycota: cellulosa, ß-1,4 glucano costituente la componente fibrillare); · il glicogeno è il carboidrato di riserva per eccellenza; · caratteristiche peculiari dei citocromi; · prediligono pH più bassi rispetto ai batteri; · sfavoriti in condizioni di scarsità di O 2; autonomi prototrofi · produzione di proteine e sintesi vitamine: ne necessitano auxotrofi

Struttura e organizzazione dei funghi

Tallo e Micelio

Struttura e organizzazione dei funghi "Tallo" (struttura vegetativa) Olocarpico (singola cellula che a maturità funge da struttura riproduttiva; es. Chytridiomycota fitopatogeni); Eucarpico (differenziato in porzioni vegetative e riproduttive; es. Zigomiceti, Ascomiceti e Basidiomiceti); ++ Caratteristica principale - Micelio: entità vegetale filamentosa e multinucleata ovvero complesso ramificato di strutture tubulari a parete relativamente rigida(da Belli). mycelium (pl. mycelia, adj. mycelial) mass of hyphae constituting the body (thallus) of a fungus (mycelium and sclerotia of Sclerotium rolfsii) (definizione da www.apsnet.org).

Micelio e ife

Struttura e organizzazione dei funghi Micelio (ife) Cenocitico: divisione nucleare senza divisione cellulare. Masse di citoplasma con più nuclei; + Munito di setti (primari) formati al momento della divisione nucleare; www.apsnet.org Coenocytic: having multiple nuclei embedded in cytoplasm without cross walls; nonseptate (www.apsnet.org)

Cenocitosi e Ifa fungina

Struttura e organizzazione dei funghi Cenocitosi La continuità citoplasmatica nel micelio (insieme indiviso e multinucleato) con il passaggio dei nuclei da una cellula all'altra riveste un'importanza fondamentale per i fenomeni di variabilità, in quanto ne consente, attraverso meccanismi caratteristici, il suo mantenimento ad alto livello anche in assenza di riproduzione gamica N.B. benché sia la peculiarità, l'Ifa fungina non è presente nei lieviti (moltiplicazione per gemmazione o fissione) ed in alcuni funghi fitopatogeni miceliari (agente della bolla del pesco e alcuni agenti di carboni e carie). www.apsnet.org Hypha single, tubular filament of a fungal thallus or mycelium; the basic structural unit of a fungus (a single Basidiomycete fungal hypha with a septum and clamp connection)

L'ifa fungina

Componenti e caratteristiche

L'ifa fungina Ife (strutture cellulari di tipo eucariotico che si raggruppano nel micelio inteso come un insieme indiviso e multinucleato) costituito da: 1. Parete: fatta da polisaccaridi (80% negli Eumycota; 85-90% Oomycota) e proteine (10-20%), ha struttura fibrosa associata ad una matrice amorfa, che conferisce rigidità e svolge un ruolo per l'acquisizione dei nutrienti (sito di localizzazione di enzimi) e riproduzione sessuale; Principali componenti: chitina (Eumycota), cellulosa (Regno Chromista - Oomycota) e chitosano (ß-1,4 glucano); presenti anche glucani (ß-1,3 glucani), mannani (utili per dimorfismo) ed altri polisaccaridi (xilosio e polimeri del galattosio), sostanze aromatiche e lipidi. Struttura dinamica (ispessimenti per accumulo di glucani extracellulari e apposizione di melanine (sclerozi) 2. Membrana cellulare (plasmalemma): tipica degli eucarioti ma con contenuto maggiore di glucidi (doppio strato fosfolipidico con proteine e steroli); ergosterolo o steroli (Eumycota) non presente/i negli Oomycota; funzione di assorbimento e rilascio sostanze, trasduzione segnali molecolari, sito per diversi enzimi (chitinasi e glucanasi). 3. Apparato di secrezione: reticolo endoplasmatico, sistema vescicolare e apparato del Golgi da cui vengono generate le vescicole responsabili dell'apposizione di nuovo materiale all'apice delle ife (crescita apicale).

Citoplasma e organuli

L'ifa fungina Nel citoplasma presenti vacuoli (sostanze di riserva, enzimi etc); Il citoscheletro che si estende nel citoplasma è un sistema di microtubuli costituito da polimeri di a- e ß-tubulina (sito dell'attività inibitrice da parte dei benzimidazoli) e microfilamenti (polimeri di actina); eumiceti più sensibili a tali fungicidi (benzimidazoli e altri) rispetto agli oomiceti. I Mitocondri estremamente variabili assumono carattere tassonomico; circondati da 2 membrane che separano 2 comparti; quella interna è variamente introflessa Il Nucleo (con meno di 1pg di DNA) costituito da una doppia membrana è generalmente più piccolo (1-5 um) delle cellule vegetali e animali; Ife settate (es. ascomiceti, basidiomiceti e funghi mitosporici sebbene i setti sono incompleti e perforati) o ife non settate (es. oomiceti e zigomiceti); Diametro ifale di 3-10 um; Porzioni di ife di lunghezza >100 um in grado di di originare nuove colonie Fonte: Agrios, 2005

Crescita apicale dell'ifa

L'ifa fungina: la crescita apicale parete cellulare vacuolo vacuolo tubolare mitocondrio chitosoma particella ribonucleoproteica, nucleare macrovescicola miosina corpo apicale dineina corpo multivescicolare equivalente del Golgi kinesina reticolo endoplasmatico O endosoma ribosoma nucleo/reticolo endoplasmatico microtubulo microfilamento di actina centro organizzatore dei microtubuli Collare subapicale di actina Fig. 12.28 - Rappresentazione dell'apice ifale. Le vescicole contenenti enzimi e il materiale necessario per la costruzione della parete sono trasportati lungo i microtubuli e i microfilamenti dai motori molecolari (dineina, kinesina e miosina) della cellula verso il corpo apicale e si fondono per esocitosi con la membrana plasmatica. Da: Riquelme, M., 2013. Tip growth in filamentous fungi: a road trip to the apex. Annual Review of Micro- biology 67: 587-609. L'ifa si estende apicalmente per pressione idrostatica e di turgore intracellulare per accumulo degli osmoliti che guida il flusso citoplasmatico verso l'apice dove la parete ha proprietà viscoelastiche e non è ancora irrigidita. La crescita apicale è sostenuta da un continuo flusso di vescicole che si muovono lungo il citoscheletro (microtubuli e filamenti di actina) si fondono con la membrana plasmatica e portano con se enzimi e materiale necessario per la sintesi della parete ma anche per predigerire le sostanze di cui si nutre. Ruolo fondamentale svolge il corpo apicale (accumulo di vescicole, ribosomi, actina ecc.) come distributore di vescicole verso l'apice. Corpo apicale fattore di polarità

Filamento ifale negli Ascomycota e Basidiomycota

L'ifa fungina: la crescita apicale parete ifale setto corpo lipidico nucleo cristallo vescicole vacuoli ribosomi mitocondrio plasmalemma A reticolo endoplasmatico apparato del Golgi Il filamento ifale negli Ascomycota e e nei Basidiomycota (Dikaria) è suddiviso in compartimenti, di cui quello apicale è di gran lungo il più esteso. I setti possono essere chiusi o perforati e consentono il passaggio degli organuli e nuclei.

Sviluppo dei propaguli fungini

L'ifa fungina: sviluppo dei propaguli Fonte: Agrios, 2005 Durante la crescita le ife si ramificano per colonizzare il substrato sia artificiale che naturale (es. pericarpo di un frutto, epidermide fogliare). Sviluppo di un propagulo fungino (più ife a sviluppo apicale nei diversi piani). Sicché in una piastra Petri (PDA) esso forma una colonia circolare, su substrato liquido (PDB) in un contenitore a volume una colonia sferica Colonia concentrica (con sporificazione ai margini): - Autotropismo negativo: al margine le ife giovani si accrescono velocemente allontanandosi tra di loro; - Autotropismo positivo: al centro le ife mature di avvicinano sempre più tra di loro e fondersi per anastomosi ifale essendo in grado di trasportare nutrienti per tutta la colonia

Strutture macroscopiche e sclerozi

L'ifa fungina In seguito all'ispessimento/ingrossamento o all'aggregazione di ife possono formare strutture macroscopiche o visibili ad occhio nudo di tipo lineare o globoso e generalmente è indotta da scarsità dei nutrienti. Più Clamidospore possono formare Microsclerozi (< 1mm)

L'ifa fungina I funghi con micelio settato (Dikaria) formano gli sclerozi ovvero strutture pseudoparenchimatiche (con tessuti compatti) che si staccano dal micelio generalmente 1-10 mm) o anche più. Cortex Medulla Gli sclerozi possono contenere carboidrati di riserva e lipidi, raccolti nel lume delle ife interne, che costituiscono la medulla; un compatto strato esterno (cortex) a parete ispessita e melanizzata limita perdite idriche e sensibilità ad agenti esterni.