Growing in ANVE: Prof. Eustachio Tarasco -Bursaphelenchus xylophilus
Chi sono i nematodi?
Biocenosi e biodiversità…. Curiosità
I nematodi sono tantissimi e sono dappertutto
• Sul pianeta terra siamo circa 8 miliardi (mujeres, hombers y algo….)
• I nematodi sono 57.000.000.000……..per persona
• Ovvero 438.000.000.000.000.000.000………
• 4 animali su 5 sono nematodi
L’evoluzione dei nematodi è iniziata nell’ambiente marino, successivamente alcune famiglie colonizzarono acque salmastre e le acque dolci. In seguito è stato colonizzato anche il suolo.
Da quest’ultimo ambiente si sono poi evoluti i nematodi parassiti di piante e animali, uomo compreso
Caenorhabditiselegans è probabilmente l’animale più studiato e meglio conosciuto al mondo, essendo diventato un modello per studi di biologia, specialmente da quando, nel 2002, S. Brenner, R. Horvitz e J. Sulston vinsero il premio Nobel per i risultati ottenuti studiando questo nematode. Digitando C.elegans su un motore di ricerca si ottengono circa 20 milioni di risultati, più di qualsiasi altro nome latino di animale. https://www.nature.com/articles/s41586-019-1418-6
• Il più piccolo è Hapalomus minutus con la femmina lunga circa 82 μm
• La maggior parte dei nematodi del suolo sono lunghi 1-2 mm e spessi meno di 100 μm
• I parassiti degli animali sono solitamente più grandi, misurati in cm. Il più lungo misura più di 8 m, Placentonema gigantissima, parassita della placenta di capodoglio
Presentano una grande varietà di forme e dimensioni, ma quelli continentali a vita libera (non parassiti) sono immediatamente riconoscibili, al microscopio, per il loro aspetto filiforme e per il loro incessante movimento sinusoidale
Riproduzione e potenziale riproduttivo
Ascaris lumbricoides può produrre fino a 200.000 uova in un solo giorno
Rhabditis SB347: 3 forme sessuali, individui maschi, femmine ed ermafroditi
Gli animali multicellulari più
numerosi
sulla
Terra
1 cm3 di terreno
20-100 individui di molte specie Goccia con nematodi
Campo di patate infestato da Globodera
Phylum Nematoda (Roundworms)
• Morfo-anatomia
• Semplice organizzazione corporea. Aspetto generalmente molto allungato, vermiforme, più o meno filamentoso
• Il loro corpo è formato in genere da un migliaio di cellule somatiche soltanto!
Hanno Sistemi digerente, nervoso, escretore e riproduttivo, ma mancano di apparato circolatorio e respiratorio
Sono di regola a sessi separati
Organismi eucarioti vermiformi, lunghi e a simmetria bilaterale, rivestiti da una cuticola che cambiano durante le mute.
Ecologia
• Il Phylum comprende sia specie conducenti vita libera sia parassiti.
• Le specie libere sono numerose nei terreni umidi, nei sedimenti dei fondali acquatici e nelle sorgenti termali
• I nematodi parassiti infestano un gran numero di animali e di piante. Alcuni nematodi vivono sulla superficie di organismi acquatici e molti riescono a infestare i
vertebrati terrestri, compreso l'uomo, insinuandosi nel sistema digerente, in quello circolatorio o incistandosi nell'apparato muscolare.
Cosa mangiano i nematodi…………
• I nematodi sono rappresentati in ciascun livello trofico della rete alimentare degli organismi eterotrofi. Alcune specie libere sono erbivore, altre fungivore o batterivore. Altre specie sono invece carnivore e si nutrono di microrganismi, microinvertebrati e di altri nematodi, compresi individui della stessa specie (cannibalismo).
Nematodi a cisti della patata
«Kiseiju (parassita), l’ospite indesiderato»
Cosa mangiano i nematodi…………
Nematodi parassiti di animali
Trichinella spiralis (Dorylaimida)
Ascaris lumbricoides (Ascaridida)
Anisakis (Anisakidae) nel sushi
Wuchereria bancrofti
Nematodi predatori vivono a spese della
fauna del suolo (protozoi, altri NEMATODI)
• Ordine Mononchida
Nematodi predatori
• Ordine Dorylaimida
Nel Phylum Nematoda vi sono molti antagonisti degli
insetti
8 ordini annoverano specie parassite di insetti
tutti gli insetti possono essere attaccati, in tutti gli stadi tranne quello di uovo; non si conoscono infatti nematodi oofagi.
I nematodi entomopatogeni
Steinernematidae ed Heterorhabditidae
• Piccoli (meno di 1-3 mm) nematodi terricoli.
• Al momento se ne conoscono più di 100 specie, per la maggior parte appartenenti al genere Steinernema e al genere Heterorhabditis
• Tra le specie nuove recentemente descritte in Italia: S. apuliae, S. vulcanicum
e S. ichnusae
• Sono diffusi in natura e parassitizzano un gran numero di insetti, soprattutto nel suolo.
• La ragione della loro infettività è la simbiosi mutualistica con batteri (Photorhabdus
spp. per gli Eterorabditidi e Xenorhabdus spp. per gli Steinernematidi)
• Bio-insetticidi non tossici per i vertebrati. Innocui per l’uomo e l’ambiente
• Agenti di controllo biologico prodotti nelle biofabbriche (sono i più diffusi dopo il Bt)
Nematodi Entomopatogeni (EPNs)
Steinernematidae and Heterorhabitidae
Life cycle
Il parassitismo nei nematodi si è sviluppato secondo 3 linee evolutive
indipendenti
Nematodi associati con batteri (Rhabditida e Oxyurida)
Nematodi che “provengono” dai nematodi fitoparassiti
Nematodi che “provengono” dalle specie predatrici (Dorylaimida)
Lo stadio infettivo è diverso a seconda dei gruppi:
L’uovo nei Thelastomatidae
Il secondo stadio giovanile nei
Mermithidae
Il terzo stadio giovanile nell’ordine
Rhabditida
La femmina fecondata negli
Allantonematidae
Le specie di nematodi più importanti
per il controllo microbiologico:
Steinernematidae
Heterorhabditidae
Mermithidae
Neotylenchidae
Nematodi Entomoparassiti
Mermithidae
Parassiti obbligati di molti invertebrati. Misurano (5–20 cm)
Due specie utilizzate per il controllo di larve di Culicidi, Romanomermis culicivorax (Skeeter Doom®) e R. Iyengari.
Le femmine si trovano in terreni umidi. Lo stadio infettivo (larva di seconda età L2) penetra con l’aiuto di uno stiletto nelle giovani
larve di zanzare, nutrendosi del loro contenuto e uccidendole.
La L2 si alimenta per7-10 giorni dei tessuti dell’ospite, dopodichè
muta nel terzo stadio e lo abbandona per passare nel giro di una settimana alla fase adulta.
Nematodi Entomoparassiti
Neotylenchidae
Deladenus siricidicola, parassita di Sirex noctilio
Ciclo con due fasi: una micetofaga, su Amylostereum aerolatum
e una entomoparassita, in cui le femmine del nematode penetrano nelle larve del Sirex, e quando questo si impupa passano nelle sue gonadi infestando poi le uova.
Nematodi parassiti delle piante
• Parassiti dotati di un apparato boccale provvisto di stiletti atto alla perforazione delle pareti cellulari delle radici delle piante, in modo da potersi alimentare dei succhi vegetali
• sulle piante possono provocare deperimenti, ingiallimenti e appassimenti delle foglie, formazione di galle sulle radici. La loro attività è causa della perdita di numerosi raccolti; in particolare le colture agrarie possono subire attacchi da nematodi
• Tilenchidi,
• Heteroderidi,
• Pratilenchidi,
• Afelenchoididi
• Longidoridi
Nematodi, sistematica e riferimenti
• Nematoda (dal greco: νῆμα, nema = filo ed -εἰδής, -eidès = forma) Organismi di grande successo ecologico ed evolutivo; ne sono state descritte circa 80.000 specie, delle quali 15.000 parassite, ma si calcola che quelle esistenti siano almeno 500.000. La sistematica dei Nematodi è controversa: sono suddivisi tradizionalmente in 2 classi Adenophorea e Secernentea divise a loro volta in 20 ordini
https://www.nematologia.it/
Bursaphelenchus xylophilus - Nematode
del legno di pino
• Il Bursaphelenchus xylophilus è
un nematode di interesse forestale che
colonizza i canali resiniferi
dei pini portandoli a morte
• Nome comune: Nematode del legno di pino
Nome inglese: Pinewood nematode
• Tassonomia:
• Classe Secernentea,
• Ordine Tylenchida,
• Famiglia Aphelenchoididae
Bursaphelenchus xylophilus - Nematode del legno di pino
(BURSXY – codice EPPO)
European and Mediterranean Plant Protection Organization (EPPO)
Organisation Européenne et Méditerranéenne pour la Protection des Plantes (OEPP)
• Il Bursaphelenchus xylophilus viene trasmesso da coleotteri
del genere Monochamus che si nutrono su alberi già infetti da B. xylophilus attirati dall'odore terpenoidico particolarmente gradevole.
• B. xylophilus penetra nella cavità orale e nelle trachee
dei Monochamus venendo da questi trasportato nella cosiddetta "forma da viaggio". La trasmissione al successivo pino avviene quando Monochamus andrà a nutrirsi nella parte alta della pianta.
Distribuzione (EPPO)
Segnalato
finora su 46 specie di
Abies
Cedrus
Larix
Pinus
Picea
Tsuga Pseudotsuga
• Bursaphelenchus xylophilus è un microscopico nematode lungo circa 1 mm, comunemente citato con l’acronimo PWN = pine wood o pine wilt nematode, è il temibile parassita di svariate specie di Pinus e di alcune specie di Abies, Larix, Picea, Cedrus, Pseudotsuga e Tsuga.
• Specie particolarmente sensibili risultano essere Pinus nigra, Pinus sylvestris e Pinus pinaster.
• Oltre a Bursaphelenchus xylophilus ci sono circa 50 specie di Bursaphelenchus classificate, le principali (ma non altrettanto pericolose) sono B. kolymensis, B. fraudulentus e B. mucronatus; queste specie insieme a B. xylophilus fanno parte del cosiddetto “complesso dei nematodi del legno di pino”.
Ciclo
biologico
• Dalla metà di maggio alla metà luglio le larve di 4 età del nematode penetrano nell'adulto di Monochamus al momento dello sfarfallamento e vengono trasmesse all'albero attraverso le ferite causate dall'attività trofica dell'insetto.
• Da giugno alla fine di agosto compaiono i primi sintomi sulla pianta. Il nematode si riproduce e i vari stadi di sviluppo si disperdono nella pianta invadendo i canali resiniferi. In tarda estate si hanno ulteriori trasmissioni del nematode nella pianta attraverso le punture di ovideposizione del Monochamus; in questo periodo il nematode si nutre delle cellule della pianta e di funghi e si riproduce.
• Dalla fine di agosto alla fine di ottobre le piante invase dai nematodi presentano clorosi, appassiscono e muoiono. Dalla fine dell'inverno all'inizio della primavera, la popolazione di B. xylophilus si compone esclusivamente di larve di 3 età che si aggregano a funghi (Ceratocystis spp.) presenti intorno alla camera pupale dell'insetto. Quando il cerambicide ha completato il suo sviluppo e l’adulto sta per sfarfallare, le larve del nematode, divenute di 4 età, danno avvio ad un nuovo ciclo
SINTOMATOLOGIA…………..
• Bursaphelenchus xylophilus si diffonde grazie ad insetti vettori, in particolare coleotteri cerambicidi del genere Monochamus (tra cui M. galloprovincialis, M. sutor, M. sartor, che sono presenti in Italia).
• Il ciclo biologico di Bursaphelenchus xylophilus è strettamente legato a quello del suo insetto vettore: in tarda primavera sfarfallano gli adulti di Monochamus, emergendo da tronchi di legno morto in cui hanno passato l’inverno, e volando su piante sane, iniziano a rodere legno tenero, producendo ferite in cui penetrano i nematodi che fuoriescono dalle loro trachee.
• Il Monochamus può trasportare all’interno del proprio corpo anche migliaia di nematodi, i quali una volta “sbarcati” su una pianta sana, mutano da larve ultimo stadio ad adulti e cominciano a riprodursi nei canali resiniferi e nei tessuti cambiali della pianta. La pianta già compromessa viene invasa anche da funghi veicolati da insetti (Ceratocystis spp., Ophiostoma piceae) che danno una colorazione bluastra al legno e che diventano ottima riserva di cibo per i nematodi.
Insetti Vettori
specie
8 accertate
5 potenziali
SINTOMATOLOGIA…………..
• In condizioni ambientali favorevoli il nematode si riproduce molto velocemente, portando alla morte la pianta nel giro di pochi mesi, con sintomi progressivi di generico disseccamento.
• Una volta raggiunta la massima infestazione e con l'abbassarsi delle temperature, la popolazione di nematodi all’interno della pianta decresce, seleziona solo larve di terza età (larve con maggior capacità di resistenza a fattori ambientali sfavorevoli) che si cibano di funghi e si approssimano alle camere pupali dove ci sono le larve dei Monochamus in diapausa (fase fungivora).
• Nel momento in cui i Monochamus si trasformano in pupe, i nematodi mutano in larve di quarta età, ("stadio durevole": hanno caratteristiche particolari e non si nutrono), e si “imbarcano” sul Monochamus che sta per sfarfallare e raggiungere rametti teneri su cui nutrirsi. Da qui il ciclo riprende dall’inizio.
• Nelle piante infestate, da metà maggio a metà luglio, si nota la riduzione degli essudati oleoresinosi; segue l´appassimento e l´ingiallimento degli aghi a causa della ridotta traspirazione; dalla fine di agosto ai primi di ottobre si giunge al disseccamento della chioma e quindi alla morte della pianta. Il fogliame brunorossiccio rimane sugli alberi morti fino all´estate successiva.
Fattori predisponenti e/o forzanti il deperimento delle piante sono il deficit di umidità e le temperature estive superiori a 24 °C. L'inquinamento rende le piante più suscettibili.
Cause del deperimento dei pini (e delle querce) in Puglia e varie aree del mediterraneo
Cause del deperimento dei pini (e delle querce) in Puglia e varie
aree del mediterraneo
• Bark beetles (Curculionidae Scolitynae) – e altri parassiti
• Tomicus piniperda, T. destruens, T. minor
• «bostrico»
• Nidularia pulvinata, Kermes
• Batteri……..
• Funghi
• Ceratocystis, Biscogniauxia, Phytophtora
• NO Nematodes
• Pinus pinea nut production declined throughout the Mediterranean area. The dry cone syndrome associated with this decline and the introduction of Leptoglossus occidentalis occurred simultaneously. This study aims to evaluate potential reasons behind the decline in pine nut production in Lebanon, considering climatic factors and the invasion of L. occidentalis.
• Correlation analysis was used to examine a potential relationship between cone yield and the percentage of damaged seeds per cone. Climatic variables were also tested. Correlations were detected between cone production and the temperature of the hottest three months of the year of harvesting, and between cone production and average temperatures during the year of cone initiation.
• A conjunction of factors that include L. occidentalis and climatic factors might have affected the pine nut production in Lebanon.
Aspetti fitosanitari
• Bursaphelenchus xylophilus è un organismo da quarantena che si è diffuso prevalentemente con il commercio di legname infestato;
• oggi il rischio maggiore di una sua introduzione è dato dalla circolazione dei materiali da imballaggio in legno (Wood Packaging Material), con cui si proteggono e si trasportano gran parte delle merci negli scambi commerciali internazionali.
• Per prevenire questo rischio l’IPPC/FAO (International Plant Protection Convention) ha approvato uno Standard internazionale ISPM-15 che prevede che il materiale da imballaggio per poter circolare deve aver subito un trattamento (termico o di fumigazione) e quindi essere certificato con il marchio IPPC/FAO.
• In considerazione dell’elevato rischio fitosanitario, questa specie è inclusa nella lista degli organismi nocivi di quarantena rilevanti per l’Unione europea (Allegato II, parte B, del Regolamento (UE) 2019/2072), ed è considerata uno dei 20 organismi nocivi da quarantena prioritari dell’Unione, ai sensi del Regolamento (UE) 2019/1702, per i quali il potenziale impatto economico, ambientale e sociale è considerato elevato.
