Le strategie di protezione delle colture agrarie sono sempre più indirizzate alla sostenibilità. I modelli matematici e i DSS (sistemi di supporto alle decisioni) – di sempre più largo impiego in vari settori, compresa la viticoltura – forniscono previsioni circa i probabili eventi infettivi e permettono quindi di posizionare i trattamenti in modo più puntuale.
La disponibilità di agenti di biocontrollo, botanicals e induttori di resistenza amplia poi le possibilità di scelta dei prodotti fitosanitari da impiegare. I fungicidi restano, comunque, uno strumento chiave nei programmi di produzione integrata e agricoltura biologica.
Un uso sostenibile dei fungicidi non può prescindere da una conoscenza approfondita delle loro caratteristiche, in particolare del MoA (Mode of Action) e del PMoA (Physical Mode of Action).
Il MoA è un concetto ben conosciuto e definisce la modalità (sito e meccanismo) di azione di una sostanza attiva nei confronti degli organismi bersaglio. Per esempio, le Fenilammidi (tipo metalaxyl) interferiscono con la sintesi dell’acido nucleico, i QoI (tipo azoxystrobin) con la respirazione e le Anilopirimdine (tipo ciprodinil) con la sintesi di amminoacidi e proteine. È pure noto che alcuni fungicidi hanno un unico MoA (e sono pertanto detti monosito) mentre altri hanno più meccanismi d’azione (multisito). I prodotti rameici e i Ditiocarbammati (tipo mancozeb) appartengono a quest’ultima categoria. La conoscenza del MoA dei fungicidi impiegati è fondamentale per stimare il rischio di resistenza nelle popolazioni dei patogeni bersaglio e per impostare, di conseguenza, le migliori strategie anti-resistenza.
Il PMoA è un aspetto meno noto del MoA, ma altrettanto importante. Il PMoA, infatti, definisce tutte quelle caratteristiche che influenzano l’uso pratico del fungicida. Il PMoA si riferisce a:
- tipo di attività del fungicida in relazione all’interazioni pianta-patogeno;
- localizzazione del fungicida rispetto alla pianta;
- dinamica nel tempo del fungicida sulla superficie o nei tessuti vegetali;
- effetto (durata e grado di attività) del fungicida.
Mentre le informazioni sui MoA possono essere reperite sul sito Internet del Fungicide Resistance Action Committee (FRAC) e in vario materiale divulgativo; quelle relative al PMoA sono più difficilmente accessibili. Questo articolo intende fornire alcune informazioni di base sul PMoA dei fungicidi.
| tab. 1 - Informazioni per l’impiego dei fungicidi di copertura, locosistemici e sistemici | ||
| Di copertura | Locosistemici | Sistemici |
| Rimangono sulla superficie della pianta | Penetrano nei tessuti vegetali | |
| Dopo il trattamento hanno scarsa ridistribuzione sulle superfici della pianta | Si diffondono nei tessuti vegetali solo intorno al punto di penetrazione | Si diffondono nelle parti non raggiunte dal trattamento e nella nuova vegetazione |
| Sono indicati per trattamenti pre-infezionali ed eradicanti | Sono indicati per trattamenti sia pre- che post-infezionali | |
| Sono attivi su spore, tubetti germinativi e ife fungine epifitiche | Sono attivi contro le ife e le altre strutture fungine endofitiche | |
| Possono essere dilavati dalle piogge, ma alcuni si possono legare tenacemente alle cere cuticolari | Dopo la penetrazione non sono più dilavati dalle piogge; in caso di piogge intense l’assorbimento dell’acqua da parte della pianta ne provoca comunque una diluizione. | |
| Sono meno indicati quando la vegetazione è in attivo accrescimento | Sono indicati quando la vegetazione è in attivo accrescimento, specie se con forte sistemia acropeta | |
| I fungicidi indicati per la protezione del grappolo sono quelli con forte affinità per le cere cuticolari, indipendentemente dalle proprietà di movimento | ||
Il giusto posizionamento
In relazione al posizionamento del fungicida in rapporto alle fasi dell’infezione (Fig.1), si distinguono le seguenti attività:
- pre-infezionale,
- post-infezionale,
- pre-sintomi,
- post-sintomi.
Fig. 1 Attività dei fungicidi in rapporto alle fasi d'infezione di un generico patogeno
L’attività pre-infezionale riguarda i fungicidi applicati prima o durante un periodo di infezione. Un periodo di infezione (chiamato anche “finestra di infezione”) è il tempo che intercorre tra la germinazione delle spore sulla superficie dell’ospite e l’inizio del rapporto nutrizionale con la pianta ospite (nella peronospora e nell’oidio della vite ciò avviene tramite la produzione di austori, speciali vescicole sviluppate nel lume delle cellule vegetali che permettono l’assorbimento di nutrienti). L’attività pre-infezionale può inibire la germinazione delle spore, la crescita del tubetto germinativo, la formazione di austori e, in ultima analisi, l’efficienza d’infezione, ossia la proporzione delle spore presenti sulla superficie della pianta che causano infezione. Poiché i fungicidi pre-infezionali si trovano solitamente sulla pianta prima dell’avvio del periodo d’infezione, la loro attività viene anche definita protettiva, preventiva o profilattica.
L’attività post-infezionale si riferisce ai fungicidi applicati ore o giorni dall’avvenuta infezione (nell’esempio precedente, dalla formazione dei primi austori) allo scopo di abortire l’infezione o inibire il successivo sviluppo del fungo, in modo da prevenire la formazione della lesione (ossia il sintomo della malattia). Questa attività è anche detta curativa o terapeutica.
L’attività pre-sintomi è un’estensione dell’attività post-infezionale. Se applicato oltre il limite di attività post-infezionale, un fungicida con questo tipo di attività non ha effetto (o ha un effetto minimo) sulla comparsa della lesione (cioè non riduce l’efficienza d’infezione), ma può aumentare la durata del periodo di incubazione (il periodo tra infezione e insorgenza dei sintomi) o portare alla comparsa di lesioni più piccole o atipiche, che avranno poi minori capacità di sporulazione.
L’attività post-sintomi si riferisce alla capacità dei fungicidi applicati su lesioni visibili, anche sporulanti, di ridurre la produzione o la vitalità delle spore prodotte. Questi fungicidi possono determinare un allungamento della latenza (cioè del periodo di tempo tra l’infezione e la produzione di nuove spore sulle lesioni) e a una riduzione del periodo infettivo (cioè del periodo di tempo in cui una lesione continua a produrre spore e contribuisce allo sviluppo dell’epidemia). Questa attività è anche detta eradicante o anti-sporulante.
La localizzazione nella pianta
Dopo essere stati distribuiti, i fungicidi possono rimanere sulla superficie della pianta o penetrare nel tessuto vegetale; i fungicidi vengono quindi suddivisi in non-penetranti (o di copertura) e penetranti (o sistemici).
I fungicidi di copertura rimangono sulla superficie della pianta e svolgono la loro azione su spore e ife fungine epifitiche. I fungicidi sistemici sono assorbiti (principalmente per via cuticolare) e si diffondono nei tessuti sottostanti; essi sono attivi principalmente contro le ife e le altre strutture fungine endofitiche (per esempio, i già menzionati austori).
Alcuni fungicidi sono solo localmente sistemici (hanno un assorbimento limitato intorno al sito di applicazione ma mancano del trasporto a lunga distanza; essi sono anche detti locosistemici, citotropici o translaminari, quando il fungicida si muove da un lato della foglia all’altro) e sono quindi attivi solo nei tessuti adiacenti al punto di deposito.
Altri fungicidi sono completamente sistemici e sono attivi anche nei tessuti lontani dal punto di deposito. La mobilità all’interno della pianta può avvenire per via apoplastica e simplastica.
Apoplasto e simplasto definiscono l’insieme delle sedi in cui si muove la linfa grezza (vasi xilematici, spazi intercellulari e pareti cellulari) ed elaborata (protoplasti, plasmodesmi e vasi floematici) rispettivamente.
I fungicidi con mobilità apoplastica sono a sistemia acropeta (perché nello xilema la linfa grezza si muove tendenzialmente dal basso verso l’alto) e sono in grado di raggiungere gli apici vegetativi e quindi proteggere le parti della pianta di nuova formazione.
I fungicidi con mobilità simplastica sono a sistemia basipeta (perché nel floema la linfa elaborata si muove dall’alto verso il basso, ossia dalle foglie agli organi di accumulo dei fotosintetati).
I processi di penetrazione e movimento nella pianta sono influenzati dalle caratteristiche delle molecole chimiche, in particolare dalla loro affinità con i lipidi e solubilità in acqua (Fig. 2).
Fig. 2 Livelli del coefficiente di ripartizione e di solubilità in acqua di alcuni fungicidi
I coloriindicano i fungicidi considerati di copertura (verde), locosistemici (arancione) e sistemici (blu) (fonte dei dati: Pesticide Property Database). Il coefficiente di ripartizione indica il livello di idrofobia e idrofilia di una sostanza chimica, e si esprime come logaritmo in base 10 del coefficiente di ripartizione n-ottanolo/acqua (Log Pow). I valori sono negativi per sostanze altamente idrofile; sono positivi e via via crescenti all’aumentare del carattere idrofobo. Le sostanze con carattere idrofobo hanno affinità con gli strati lipidici
Esiste una relazione fra tipo di attività e localizzazione del fungicida nella pianta. Per i patogeni che hanno una fase endofitica (ossia una fase di sviluppo all’interno dei tessuti della pianta ospite), come la peronospora, i trattamenti pre-infezionali possono essere eseguiti con fungicidi sia di copertura sia sistemici, mentre i trattamenti post-infezionali possono essere effettuati solo con fungicidi sistemici, ma per un periodo di tempo limitato (entro le 24 - 72 ore dall’infezione, in rapporto al fungicida usato). Per l’oidio - che non ha una vera e propria fase endofitica perché tutte le strutture fungine restano sulla superficie della pianta e i soli austori entrano nelle cellule epidermiche - sia i fungicidi di copertura che quelli sistemici possono avere attività pre- e post-infezionale, nonché pre- e post-sintomi.
La dinamica nel tempo
Il PMoA definisce anche i processi che si susseguono dal momento della distribuzione della miscela fungicida e precisamente:
- la ritenzione (o adesione) delle goccioline sulla superficie della pianta);
- l’evaporazione della gocciolina e la formazione del deposito;
- la redistribuzione del deposito sulla superficie;
- la tenacità (o resistenza al dilavamento);
- l’assorbimento da parte della pianta e i movimenti endofitici (Fig. 3).
Fig. 3 Possibili movimenti dei fungicidi a seguito del trattamento
La pioggia è, indubbiamente, uno dei fattori che più influenza questi processi. Se piove prima che si sia formato il deposito, l’efficacia del trattamento può essere compromessa, anche nel caso di fungicidi sistemici. Viene normalmente definito come rainfasteness il numero minimo di ore di asciugatura prima della pioggia perché il fungicida sia stato completamente assorbito dalla pianta; a seconda del prodotto (ma anche dell’organo vegetale e delle condizioni ambientali), un’adeguata asciugatura e assorbimento possono richiedere fra 30 min e 8 ore.
La formazione del deposito permette al prodotto di esprimere la propria tenacità, ossia la capacità di resistere al dilavamento causato dalle piogge (o wash-off). I fungicidi sistemici, in quanto assorbiti dai tessuti vegetali, sono meno suscettibili al dilavamento da parte delle precipitazioni rispetto ai fungicidi che rimangono all’esterno della pianta. Alcuni fungicidi non sistemici hanno però buona persistenza grazie all’affinità per le cere cuticolari (Fig. 2).
Dopo la distribuzione dei prodotti di copertura, il deposito presente per unità di superficie vegetale (misurata in microgrammi/unità di superficie) diminuisce quindi progressivamente a causa di agenti atmosferici, del deterioramento chimico delle molecole (soprattutto legato alla luce), dell’attività microbica, del dilavamento causato dalle piogge e della crescita della vegetazione. Nel caso dei fungicidi sistemici, la concentrazione nei tessuti vegetali (misurata in microgrammi/unità di volume) diminuisce principalmente a causa della redistribuzione nei diversi organi, della diluizione dovuta alla crescita e dei processi metabolici della pianta; in presenza di piogge abbondanti, anche l’assorbimento di acqua da parte dei tessuti vegetali contribuisce alla diluizione del fungicida.
La dinamica di decadimento del fungicida dopo la distruzione segue, prevalentemente, la curva di Fig. 4.
Fig. 4 Dinamica della concentrazione del fungicida nel tempo che segue l’applicazione
L’effetto fungicida
L’effetto fungicida si riferisce alla durata e al grado di attività (pre- e post-infezionale, pre- e post-sintomi) in condizioni di campo. Ambedue gli aspetti sono influenzati dalle caratteristiche del fungicida (della sostanza attiva e della formulazione), dalla dose d’impiego, dalla qualità della distribuzione, dalle condizioni meteorologiche e dalla crescita della pianta successivamente all’applicazione, come pure dalle molteplici interazioni tra questi fattori.
Dalla teoria alla pratica
La conoscenza del PMoA permette di sfruttare le caratteristiche di un fungicida, posizionandolo al meglio all’interno della strategia di difesa o, più in generale, nelle fasi fenologiche/periodi dove questo è in grado di fornire la migliore prestazione.
I dati raccolti durante le prove di campo sono difficilmente utilizzabili per comprendere pienamente i vari aspetti del PMoA di un fungicida, perché le infezioni naturali (che spesso si ripetono e sovrappongono nell’arco della prova) non permettono di separare chiaramente l’attività pre-infezionale da quella post-infezionale e/o eradicante di ciascun formulato, così come l’effetto delle piogge e degli altri aspetti citati in precedenza.
Per studiare il PMoA è quindi necessario condurre specifici esperimenti in ambiente controllato (di laboratorio o di semi-campo).
Per esempio, al fine di determinare l’efficacia pre-infezionale di fungicidi rameici nei confronti di Plasmopara viticola, le viti sono state trattate con formulati a base di ossicloruro o di idrossido e ossicloruro, alla dose di etichetta; un gruppo di piante è stato trattato con acqua bidistillata come controllo.
Dopo 1, 3, 5, 7, 9 e 12 giorni, foglie coetanee dalle piante di ciascuna tesi sono state inoculate con una sospensione di sporangi di P. viticola e poste a incubare in condizioni ottimali per il patogeno fino alla comparsa dei sintomi di malattia. La gravità dei sintomi ha permesso di determinare la dinamica dell’efficacia preventiva di ciascun fungicida, in rapporto al controllo non trattato (Fig. 5A).
Fig. 5a Dinamica dell’attività pre-infezionale nei confronti di Plasmopara viticola di due fungicidi rameici in prove condotte mediante inoculazioni artificiali
Per valutare la resistenza al dilavamento, le viti trattate sono state sottoposte a piogge dilavanti di 10, 20, 30, 40 e 50 mm. Dopo ogni pioggia, sono state prelevate le foglie, inoculate e incubate come descritto in precedenza. La gravità dei sintomi ha permesso di determinare la resistenza al dilavamento di ciascun fungicida (Fig. 5B).
Fig. 5b Resistenza al dilavamento di due fungicidi rameici, valutata come efficacia nei confronti di Plasmopara viticola in prove condotte mediante inoculazioni artificiali
Questi esperimenti consentono di raccogliere i dati necessari allo sviluppo di modelli matematici di processo, che permettono di valutare, nelle condizioni di campo, la dinamica della protezione fornita dai trattamenti in rapporto al PMoA del fungicida impiegato, della dose, delle condizioni ambientali e della crescita della pianta. La Fig. 6 illustra un esempio di validazione in campo di questi modelli e mostra la loro alta affidabilità.
Fig. 6 Dinamica della protezioneda Plasmopara viticola fornita da trattamenti con prodotti rameici in un vigneto di Barbera in provincia di Piacenza, nel 2016, eseguiti nella fase di accrescimento germogli (A), bacche alla dimensione di grano di pisello (B) e invaiatura (C).
I punti indicano i valori reali di efficacia (determinati dopo 1, 3, 6, 9 o 12 giorni dal trattamento mediante inoculazioni artificiali); la linea la simulazione fornita dal modello matematico; le barre i mm di pioggia
I modelli di protezione basati sul PMoA sono messi a disposizione degli operatori tramite il DSS (sistema di supporto alle decisioni) vite.net® o le web-app come protetto.net, sviluppate da Horta, spinoff dell’Università Cattolica del Sacro Cuore.
Peronospora e oidio, una web-app innovativa
La web-app Protetto.net è un progetto del Servizio Fitosanitario della Regione Lombardia.
Si tratta di uno strumento innovativo per informare il viticoltore circa la necessità di eseguire un trattamento fungicida contro peronospora e oidio.
I tecnici ERSAF hanno la possibilità di attivare “vigneti virtuali rappresentativi” e legarli a una stazione meteo di riferimento. Gli utenti potranno quindi accedere alle informazioni generate dai modelli previsionali, consultare i livelli di rischio infettivo per questi vigneti e verificare la protezione garantita dai trattamenti fungicidi da loro eseguiti.
La web-app mostra i dati di pioggia, bagnatura fogliare e temperatura nel giorno della consultazione (indicato come giorno “0”), nei sette giorni precedenti (da “-1” fino a “-7”) e successivi (previsioni da “+1” a “+7”).
La mappa colorata fornisce il rischio per le infezioni primarie e secondarie di peronospora (rispettivamente PP e PS) e per le infezioni ascosporiche e conidiche di oidio (rispettivamente OA e OC). Il quadratino del giorno è rosso, arancione, giallo o verde a seconda che il rischio d’infezione sia rispettivamente molto alto, medio-alto, medio-basso e basso. Il rischio d’infezione è calcolato con i modelli matematici presenti in vite.net®.
L’utente può quindi inserire le caratteristiche dell’ultimo trattamento eseguito (o di quello che intende realizzare) e la web-app mostra il grafico di protezione nell’intervallo di giorni mostrato, in base alle caratteristiche del principio attivo, allo stadio fenologico della vite, allo sviluppo della chioma e alle precipitazioni. La mappa di colore in basso è verde quando la protezione è superiore all’80%, giallo quando è tra l’80 e il 70%, e rosso quando è inferiore al 70%.
Articolo pubblicato sull'inserto "Informatore Fitopatologico” di Terra e Vita
