Gli insetti infestanti arrecano notevoli danni ai cereali conservati, stimati tra il 9% nei Paesi industrializzati e il 50% nei Paesi in via di sviluppo. Il controllo di tali infestanti è reso particolarmente complesso dalle crescenti limitazioni all’uso degli insetticidi chimici di sintesi e dallo sviluppo di resistenze ai pochi principi attivi attualmente ammessi. L’individuazione di varietà e di genotipi di cereali resistenti o tolleranti agli attacchi di insetti in postraccolta, eventualmente da utilizzare anche come fonti di resistenza in programmi di miglioramento genetico, e lo studio delle interazioni semiochimiche insetto-pianta ospite sono tra i principali ed i più innovativi ambiti di ricerca per lo sviluppo di mezzi di controllo sostenibile in alternativa agli insetticidi di sintesi. La selezione della pianta ospite da parte degli insetti fitofagi è un complesso processo che si articola nelle fasi di ricerca e di accettazione dell’ospite. Nel caso degli insetti infestanti i cereali conservati, numerosi studi hanno evidenziato che Composti Organici Volatili (COVs) emessi della pianta svolgono un ruolo chiave nella fase di ricerca dell’ospite, mentre le caratteristiche fisico-chimiche delle cariossidi sono fondamentali nella fase di accettazione del substrato. Il crescente interesse dei consumatori per cibi sani e sicuri e per i sapori della tradizione ha portato, negli ultimi anni, ad una riscoperta dei così detti “grani antichi” e di alcuni genotipi a cariosside colorata, per l’elevato contenuto di antocianine, la cui coltivazione rappresenta una potenziale fonte di reddito per gli agricoltori, soprattutto nelle aree marginali, oltre che a costituire una preziosa risorsa di biodiversità. La spesso richiamata rusticità di tali genotipi induce ad ipotizzare una minore attrattività/suscettibilità verso insetti infestanti in postraccolta; tuttavia, tali interazioni risultano ancora poco o per nulla studiate. Obiettivo principale della tesi di dottorato è stato quello di approfondire le conoscenze sulle interazioni tra Sitophilus granarius (L.) e Rhyzopertha dominica (F.), tra i principali infestanti primari dei cereali in postraccolta, e “grani antichi” con l’obiettivo di identificare genotipi resistenti o meno suscettibili, con buone caratteristiche tecnologiche e nutrizionali, potenzialmente utili in programmi di miglioramento genetico, e come possibili fonti di composti bioattivi (attrattivi, repellenti, fagodeterrenti) da impiegare per lo sviluppo di strategie di controllo integrato innovative e a basso impatto. A tal fine sono stati condotti saggi di suscettibilità, studi comportamentali con diversi tipi di olfattometro, microestrazione in fase solida dei COVs dallo spazio di testa delle cariossidi dei diversi genotipi di frumento (HS-SPME) e loro identificazione mediante gascromatografia abbinata a spettrometria (GC-MS). In tale prospettiva, è stata studiata l’accettazione e l’utilizzazione di una varietà di frumento a cariosside colorata da parte degli adulti di S. granarius, attraverso la determinazione di indici di fagodeterrenza e nutrizionali, e contribuito ad uno studio che ha valutato la capacità di utilizzo di diversi tipi di derrate da parte di R. dominica. Considerata l’importanza che l’approccio integrato riveste nella protezione delle derrate dagli attacchi degli insetti infestanti, le attività del dottorato hanno riguardato anche la valutazione dell’attività insetticida 1) di diversi estratti di luppolo verso gli adulti di S. granarius 2) di una zeolite di origine cubana e di una terra di diatomee contro gli adulti di Acanthoscelides obtectus (Say), importante infestante dei legumi. Infine, l’acquisizione delle tecniche di indagine per lo studio delle interazioni semiochimiche insetto-pianta ospite hanno permesso di fornire un contributo significativo a due studi riguardanti rispettivamente la risposta olfattiva di adulti di Stegobium paniceum (L.) ai COVs di piante officinali cinesi e quella di S. oryzae (L.) ai COVs di diverse varietà di riso, al fine di identificare semiochimici di tali specie. In generale, le attività di ricerca svolte durante il dottorato hanno permesso di chiarire il diverso grado di attrattività/suscettibilità di grani antichi, frumenti colorati e altri substrati alimentari verso S. granarius e/o R. dominica, di definire le differenze tra i profili di composti volatili e alcuni parametri chimico-fisici dei genotipi studiati e di ipotizzarne il possibile ruolo nel determinare i diversi livelli di attrattività/suscettibilità riscontrati. Risultati molto promettenti sono stati ottenuti anche per quanto riguarda la valutazione dell’attività insetticida di estratti vegetali e polveri inerti. I diversi estratti di luppolo hanno mostrato principalmente attività tossica per contatto e repellenza verso gli adulti di S. granarius confermata dalla presenza negli estratti di sostanze volatili in grado di stimolare il sistema olfattivo dell’insetto. Lo studio dell’attività insetticida delle polveri inerti ha evidenziato un’elevata efficacia della zeolite cubana, risultata comparabile a quella già nota per le terre di diatomee. Gli studi sulla risposta olfattiva degli adulti di S. paniceum e S. oryzae verso gli odori di substrati ospiti hanno permesso di identificare alcuni composti volatili ad azione cairomonale. Nel complesso, i risultati conseguiti durante il dottorato, oltre ad ampliare le conoscenze sulle caratteristiche chimiche, fisiche e nutrizionali e sull’attrattività e suscettibilità dei grani antichi, frumenti colorati e altri substrati verso infestanti del postraccolta, appaiono interessanti per futuri programmi di miglioramento genetico finalizzati allo sviluppo di genotipi di frumento resistenti o poco suscettibili. I risultati degli studi sulle interazioni semiochimiche e sull’efficacia insetticida di estratti vegetali e di polveri inerti, inoltre, possono contribuire allo sviluppo di strategie innovative di controllo a basso impatto.
Suscettibilità dei grani antichi ad insetti in postraccolta: interazioni allelochimiche e caratteristiche tecnologiche / D'Isita, Ilaria. - (2024).
Suscettibilità dei grani antichi ad insetti in postraccolta: interazioni allelochimiche e caratteristiche tecnologiche
D'ISITA, ILARIA
2024-01-01
Abstract
Gli insetti infestanti arrecano notevoli danni ai cereali conservati, stimati tra il 9% nei Paesi industrializzati e il 50% nei Paesi in via di sviluppo. Il controllo di tali infestanti è reso particolarmente complesso dalle crescenti limitazioni all’uso degli insetticidi chimici di sintesi e dallo sviluppo di resistenze ai pochi principi attivi attualmente ammessi. L’individuazione di varietà e di genotipi di cereali resistenti o tolleranti agli attacchi di insetti in postraccolta, eventualmente da utilizzare anche come fonti di resistenza in programmi di miglioramento genetico, e lo studio delle interazioni semiochimiche insetto-pianta ospite sono tra i principali ed i più innovativi ambiti di ricerca per lo sviluppo di mezzi di controllo sostenibile in alternativa agli insetticidi di sintesi. La selezione della pianta ospite da parte degli insetti fitofagi è un complesso processo che si articola nelle fasi di ricerca e di accettazione dell’ospite. Nel caso degli insetti infestanti i cereali conservati, numerosi studi hanno evidenziato che Composti Organici Volatili (COVs) emessi della pianta svolgono un ruolo chiave nella fase di ricerca dell’ospite, mentre le caratteristiche fisico-chimiche delle cariossidi sono fondamentali nella fase di accettazione del substrato. Il crescente interesse dei consumatori per cibi sani e sicuri e per i sapori della tradizione ha portato, negli ultimi anni, ad una riscoperta dei così detti “grani antichi” e di alcuni genotipi a cariosside colorata, per l’elevato contenuto di antocianine, la cui coltivazione rappresenta una potenziale fonte di reddito per gli agricoltori, soprattutto nelle aree marginali, oltre che a costituire una preziosa risorsa di biodiversità. La spesso richiamata rusticità di tali genotipi induce ad ipotizzare una minore attrattività/suscettibilità verso insetti infestanti in postraccolta; tuttavia, tali interazioni risultano ancora poco o per nulla studiate. Obiettivo principale della tesi di dottorato è stato quello di approfondire le conoscenze sulle interazioni tra Sitophilus granarius (L.) e Rhyzopertha dominica (F.), tra i principali infestanti primari dei cereali in postraccolta, e “grani antichi” con l’obiettivo di identificare genotipi resistenti o meno suscettibili, con buone caratteristiche tecnologiche e nutrizionali, potenzialmente utili in programmi di miglioramento genetico, e come possibili fonti di composti bioattivi (attrattivi, repellenti, fagodeterrenti) da impiegare per lo sviluppo di strategie di controllo integrato innovative e a basso impatto. A tal fine sono stati condotti saggi di suscettibilità, studi comportamentali con diversi tipi di olfattometro, microestrazione in fase solida dei COVs dallo spazio di testa delle cariossidi dei diversi genotipi di frumento (HS-SPME) e loro identificazione mediante gascromatografia abbinata a spettrometria (GC-MS). In tale prospettiva, è stata studiata l’accettazione e l’utilizzazione di una varietà di frumento a cariosside colorata da parte degli adulti di S. granarius, attraverso la determinazione di indici di fagodeterrenza e nutrizionali, e contribuito ad uno studio che ha valutato la capacità di utilizzo di diversi tipi di derrate da parte di R. dominica. Considerata l’importanza che l’approccio integrato riveste nella protezione delle derrate dagli attacchi degli insetti infestanti, le attività del dottorato hanno riguardato anche la valutazione dell’attività insetticida 1) di diversi estratti di luppolo verso gli adulti di S. granarius 2) di una zeolite di origine cubana e di una terra di diatomee contro gli adulti di Acanthoscelides obtectus (Say), importante infestante dei legumi. Infine, l’acquisizione delle tecniche di indagine per lo studio delle interazioni semiochimiche insetto-pianta ospite hanno permesso di fornire un contributo significativo a due studi riguardanti rispettivamente la risposta olfattiva di adulti di Stegobium paniceum (L.) ai COVs di piante officinali cinesi e quella di S. oryzae (L.) ai COVs di diverse varietà di riso, al fine di identificare semiochimici di tali specie. In generale, le attività di ricerca svolte durante il dottorato hanno permesso di chiarire il diverso grado di attrattività/suscettibilità di grani antichi, frumenti colorati e altri substrati alimentari verso S. granarius e/o R. dominica, di definire le differenze tra i profili di composti volatili e alcuni parametri chimico-fisici dei genotipi studiati e di ipotizzarne il possibile ruolo nel determinare i diversi livelli di attrattività/suscettibilità riscontrati. Risultati molto promettenti sono stati ottenuti anche per quanto riguarda la valutazione dell’attività insetticida di estratti vegetali e polveri inerti. I diversi estratti di luppolo hanno mostrato principalmente attività tossica per contatto e repellenza verso gli adulti di S. granarius confermata dalla presenza negli estratti di sostanze volatili in grado di stimolare il sistema olfattivo dell’insetto. Lo studio dell’attività insetticida delle polveri inerti ha evidenziato un’elevata efficacia della zeolite cubana, risultata comparabile a quella già nota per le terre di diatomee. Gli studi sulla risposta olfattiva degli adulti di S. paniceum e S. oryzae verso gli odori di substrati ospiti hanno permesso di identificare alcuni composti volatili ad azione cairomonale. Nel complesso, i risultati conseguiti durante il dottorato, oltre ad ampliare le conoscenze sulle caratteristiche chimiche, fisiche e nutrizionali e sull’attrattività e suscettibilità dei grani antichi, frumenti colorati e altri substrati verso infestanti del postraccolta, appaiono interessanti per futuri programmi di miglioramento genetico finalizzati allo sviluppo di genotipi di frumento resistenti o poco suscettibili. I risultati degli studi sulle interazioni semiochimiche e sull’efficacia insetticida di estratti vegetali e di polveri inerti, inoltre, possono contribuire allo sviluppo di strategie innovative di controllo a basso impatto.File | Dimensione | Formato | |
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