Efficacia della tecnologia SIGS contro Botrytis cinerea e Phytophthora infestans.

The defense of crops from pathogens and parasites is one of the main challenges affecting the agricultural sector. The thesis deals with the use of the SIGS approach (spray-induced gene silencing) and its mechanism at the molecular level. In addition, the difference in the effectiveness of this treatment against the Botrytis cinerea fungus and the oomycete Phytophthora infestans will also be analyzed. First, the dissertation describes the two pathogens, their life cycle, their epidemiological properties and the damage caused to crops. Then, SIGS is claimed as a new defense weapon to be used in the field, reducing the use of pesticides in agriculture with greater attention to environmental, social and economic sustainability. Another gene silencing methodology will also be mentioned, namely "host-induced gene silencing" (HIGS), describing the differences compared to the SIGS methodology. Finally, a comparison will be reported on the advantages and drawbacks of this technique, also considering the regulatory constraints in the Europe Union.

La tesi tratta il meccanismo molecolare della tecnica SIGS, acronimo di “spray-induced gene silencing” o “silenziamento genico indotto da spray”, e di alcune applicazioni nella difesa delle piante dalle malattie. In particolare, è analizzata l’applicazione di SIGS contro il fungo Botrytis cinerea e l’oomicete Phytophthora infestans, agenti, rispettivamente, delle malattie note come “muffa grigia della vite” e di molte specie orto-frutticole e della “peronospora della patata e del pomodoro”. Lo studio delle malattie causate da questi patogeni continua ad essere argomento di rilevante interesse per la necessità di ridurre l’uso di fungicidi in agricoltura e la maggiore attenzione alla sostenibilità ambientale, sociale ed economica della lotta alle malattie. La SIGS è basata sulla somministrazione alle piante di frammenti di dsRNA con sequenze nucleotidiche complementari a sequenze di mRNA del patogeno e può costituire un’alternativa alla somministrazione dei tradizionali fungicidi. Dopo una breve descrizione delle caratteristiche biologiche ed epidemiologiche dei due patogeni e dei danni arrecati alle rispettive colture, sono analizzati i dati sperimentali relativi all’efficacia di SIGS contro Botrytis cinerea e Phytophthora infestans. La diversa efficacia di SIGS nei confronti dei due patogeni può essere dovuta alla diversa struttura morfologica di oomiceti e funghi propriamente detti, anche in funzione della tipologia di cellula presa in considerazione. Ad esempio, in P. infestans l’assorbimento di RNA è stato osservato solo in una frazione di tallo e spore. Anche la differenza chimica che c’è tra la parete cellulare dei funghi e degli oomiceti può far variare l’efficienza di assorbimento.Le caratteristiche del SIGS sono confrontate con un’altra metodologia di silenziamento genico, ovvero l’“host-induced gene silencing” (HIGS). I vantaggi e gli svantaggi del SIGS sono posti a confronto considerando anche i vincoli normativi vigenti in Europa per la difesa delle colture.