Scopri i batteri che stanno devastando uliveti e vigneti

Sintesi

Xylella fastidiosa è un batterio che causa malattie delle piante, tra cui la sindrome del disseccamento rapido dell'olivo (OQDS), con un impatto economico annuo di oltre 5.5 miliardi di euro. Il batterio può diffondersi attraverso lo xilema, causando stress idrico e carenze di elementi nutritivi, causando sintomi di malattie. Gli sforzi per controllarlo si concentrano sulla prevenzione, il contenimento e la ricerca di metodi di trattamento.

Uno dei dell'Unione Europea tsu 20 parassiti vegetali prioritari, Xylella fastidiosa è un batterio che causa diverse malattie delle piante. 

Causa la mortale sindrome del disseccamento rapido dell'olivo (OQDS), che ha causato epidemie diffuse in Europa negli ultimi 15 anni e si stima che abbia un impatto economico annuo di oltre 5.5 miliardi di euro.

Le origini del batterio in Europa e nel mondo

Xylella fastidiosa è una delle due sole specie note di Xylella; l'altra è Xylella taiwanensis, che causa la bruciatura delle foglie delle pere asiatiche sull'isola di Taiwan.

La X. fastidiosa è un batterio aerobio Gram-negativo che cresce nei tessuti delle piante deputati al trasporto dell'acqua (xilema), ed è nota per causare numerose malattie delle piante in tutto il mondo. 

I batteri possono spostarsi liberamente tra le piante attraverso lo xilema, moltiplicandosi costantemente. 

Quando il loro numero raggiunge un livello critico, il biofilm che ne risulta blocca lo xilema, provocando stress idrico e carenze di elementi come zinco e ferro, che causano molti dei sintomi associati alle malattie a cui è collegato il patogeno.

Le prime segnalazioni di questa malattia risalgono al 1892, quando una pestilenza sconosciuta distrusse circa 14,000 ettari (34,600 acri) di vigneti in California. 

Questo "La "malattia di Anaheim" venne in seguito chiamata malattia di Pierce, in onore di Newton Pierce, il batteriologo incaricato di studiare l'epidemia. 

Pierce ipotizzò correttamente che la malattia fosse causata da un agente infettivo microscopico, sebbene non fosse in grado di isolare o identificare l'agente specifico.

Si presume che sia un virus per la maggior parte dei 20^th secolo, solo nel 1973 X. Fastidiosa fu riconosciuta come batterio. Solo nel 1987 il batterio fu formalmente descritto e denominato Xylella fastidiosa da Wells et al. 

Da allora sono state identificate 696 specie vegetali appartenenti a 88 famiglie botaniche come ospiti idonei per il patogeno.

Tra le malattie causate da Xylella, ce ne sono diverse di notevole importanza a livello agricolo ed economico. Tra queste, la già citata malattia di Pierce, che attualmente causa all'industria vinicola californiana perdite annue stimate di 104 milioni di dollari (92 milioni di euro), la bruciatura fogliare dell'olivo e la sindrome da deperimento ossidativo (OQDS).

L'OQDS provoca l'avvizzimento e la disidratazione delle foglie, dei rametti e dei rami dell'olivo, impedendo all'albero di produrre frutti e portando infine al collasso e alla morte dell'albero.

I modelli predittivi più pessimistici stimano che le perdite economiche complessive nella sola Italia ammonteranno a 5.6 miliardi di euro entro il 2070, e si stima che nel Paese siano già andati persi 100,000 posti di lavoro a causa delle epidemie.

A causa dei suoi effetti distruttivi e della sua capacità di adattarsi rapidamente a nuovi ambienti e ospiti, Xylella fastidiosa è regolamentata nell'UE come organismo da quarantena. La sua introduzione e il suo spostamento nel territorio dell'Unione sono vietati dalla legge.

Come si diffonde la Xylella e dove si trova attualmente

Originaria dell'America Centrale, la Xylella fastidiosa viene trasmessa tra le piante ospiti da insetti che si nutrono di xilema appartenenti alle famiglie Cicadellidae (cicaline) e Cercopidae (sputacchine e rana). 

Questi insetti sono in grado di volare solo a livello rudimentale su brevi distanze (circa 100 metri), ma sono stati osservati spostamenti molto più lunghi quando trasportati dal vento. È stato anche dimostrato che il trasferimento batterico avviene nel sottosuolo tramite innesti radicali.

La diffusione a lunga distanza avviene più spesso attraverso lo spostamento di piante infette. Si ritiene che sia questo il modo in cui il patogeno è stato introdotto in Italia e altre nazioni europee.

Nell'ottobre 2013, Xylella fastidiosa è stata colpita trovato infettore degli ulivi nella regione Puglia, nel sud Italia. 

Era la prima volta che il batterio veniva segnalato nell'Unione Europea. La malattia causò un rapido calo delle rese degli uliveti e, nell'aprile 2015, colpì l'intera provincia di Lecce e altre zone della Puglia.

La sottospecie coinvolta in Italia è stata identificata come X. fastidiosa subsp. pauca, un ceppo che mostra una spiccata preferenza per gli ulivi e i climi caldi. Questa sottospecie è stata successivamente inserita nell'elenco dell'Agricultural Bioterrorism Protection Act negli Stati Uniti per il suo potenziale devastante.

In risposta ai focolai epidemici italiani, l'Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) ha convocato uno straordinario workshop scientifico nel novembre 2015. 

Oltre 100 scienziati provenienti da tutto il mondo hanno partecipato all'evento per individuare le principali lacune nella conoscenza e discutere le priorità della ricerca in merito al patogeno. 

Nello stesso mese, l'EFSA ha concluso, sulla base di esperimenti in corso in Puglia, che le viti rappresentano un possibile serbatoio di Xylella nella regione.

Nell'ottobre 2015, il patogeno aveva raggiunto la Provenza-Alpi-Costa Azzurra, nella Francia continentale, dove si scoprì che la sottospecie X. fastidiosa subsp. multiplex aveva infettato la poligala a foglie di mirto, una specie vegetale introdotta dal Sudafrica. 

L'anno successivo, il batterio è stato identificato in Corsica e in Germania. Nel 2017 è stato rilevato nelle isole spagnole di Mallorca e Ibiza, e successivamente nella Spagna continentale.

Da allora, la Xylella è stata trovata negli ulivi e in altre piante ospiti in tutta la penisola iberica, così come in Libano e Israele in Medio Oriente.

Il ruolo del cambiamento climatico nella diffusione della Xylella

Una ricerca sostanziale indica che cambiamento climatico aumenta il rischio di epidemie di malattie delle piante, principalmente a causa delle variazioni di temperatura e umidità.

Con l'aumento delle temperature globali, l'areale geografico di molti agenti patogeni si espande, esponendo nuove regioni e specie vegetali a malattie precedentemente confinate a climi più caldi. 

Le temperature più elevate favoriscono generalmente la proliferazione e la propagazione di specie fungine e batteriche, soprattutto se abbinate a un'umidità elevata. 

Inoltre, temperature minime più elevate prolungano il periodo di attività stagionale degli organismi e aumentano la loro capacità di sopravvivere all'inverno e di persistere nell'ambiente. Questo vale non solo per i patogeni, ma anche per i loro vettori.

Oltre a favorire molti agenti patogeni, le temperature più elevate possono indebolire i meccanismi di difesa naturali di una pianta attraverso processi come lo stress termico e idrico, rendendola più vulnerabile alle infezioni e più soggetta a danni maggiori e tassi di mortalità più elevati.

Per quanto riguarda specificamente Xylella fastidiosa, un recente modello epidemiologico basato sul clima ha analizzato la vulnerabilità dei territori europei alla malattia in diversi scenari di cambiamento climatico, valutando le condizioni climatiche favorite sia dal patogeno che dal suo vettore primario, Philaenus spumarius, noto anche come cicalina dei prati o sputacchina dei prati. Questo insetto è stato precedentemente identificato come il vettore responsabile della diffusione del batterio negli uliveti italiani.

Lo studio ha scoperto che un aumento della temperatura media globale di 1.5 °C aumenta la percentuale della superficie totale a rischio in Europa allo 0.32 percento, mentre un aumento di 4 °C aumenta tale area all'1.87 percento. 

Nell'intervallo di aumento della temperatura analizzato, è stato identificato un punto di non ritorno pari a 3 °C. Oltre questa soglia, i ricercatori hanno scoperto che il rischio di diffusione del patogeno a nord della regione mediterranea diventa notevolmente più elevato, consentendogli di diffondersi rapidamente in aree precedentemente non colpite.

Gli autori sostengono inoltre che prima della metà degli anni Novanta le condizioni climatiche europee, ad eccezione di quelle delle isole del Mediterraneo, hanno molto probabilmente impedito al batterio di insediarsi sul continente.

Sforzi per controllare Xylella fastidiosa

Poiché non esiste una cura nota per le piante malate, le attuali misure di controllo si concentrano sulla prevenzione e sul contenimento. 

La strategia più efficace comunemente utilizzata richiede sia la rimozione completa della materia vegetale infetta, che può fungere da serbatoio per il batterio, sia il controllo delle popolazioni di insetti vettori.

Oltre alla completa rimozione della materia vegetale notoriamente infetta, l'EFSA raccomanda di creare un "“zona cuscinetto” di almeno 100 metri dalla quale vengono rimosse e distrutte anche tutte le specie vegetali sensibili.

Data la natura virulenta del patogeno, gli esperti raccomandano di adottare misure protettive durante la rimozione e il trasporto di tutto il materiale organico coinvolto in questo processo.

Anche il processo di controllo degli insetti vettori è un processo analogo, che richiede non solo l'eliminazione degli organismi stessi, ma anche dei loro habitat. 

Ciò è necessario a causa della natura polifaga e del ciclo vitale multistadio di questi insetti. Philaenus spumarius, ad esempio, è noto per nutrirsi di almeno 170 piante ospiti e si sviluppa attraverso cinque stadi distinti dopo la schiusa.

Trattamento e ricerca per Xylella fastidiosa

Combinazioni di modifiche nei metodi di coltivazione, trattamenti battericidi e interventi volti a migliorare lo stato fisiologico dell'ospite si sono dimostrate promettenti nell'influenzare lo sviluppo della malattia, fino al punto di consentire la ripresa della raccolta. Ad oggi, tuttavia, nessuna di queste soluzioni si è dimostrata efficace nell'eradicare il patogeno in una pianta infetta.

La ricerca sui metodi di trattamento è fortemente limitata dallo stato di quarantena della Xylella, soprattutto all'interno dell'UE. Altre restrizioni dell'UE includono il divieto di utilizzare antibiotici per la protezione delle piante. I campi di ricerca, pertanto, variano da una regione geografica all'altra.

Negli Stati Uniti, dove l'uso di antibiotici è autorizzato nelle piante, sono disponibili informazioni derivanti da sperimentazioni di antibiotici quali ossitetraciclina, tetraciclina e streptomicina nel trattamento fogliare della malattia di Pierce e di microiniezioni di ossitetraciclina nel trattamento della scottatura fogliare indotta da Xylella nell'olmo americano. 

Sebbene tali studi abbiano dimostrato la remissione dei sintomi, nessuno è riuscito a eliminare l'infezione e i sintomi si sono ripresentati dopo l'interruzione del trattamento.

Un'importante iniziativa in Europa è la Progetto Biovexo, un'azione di innovazione della Bio-Based Industries Joint Undertaking (BBI-JU) lanciata nel 2020 nell'ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell'Unione europea.

Con l'obiettivo specifico di combattere la Xylella nella coltivazione dell'olivo, BIOVEXO sta sviluppando due classi principali di biopesticidi ecocompatibili: "X-biopesticidi”, che prendono di mira direttamente il patogeno e ""V-biopesticidi", che prendono di mira le sputacchine che agiscono come principale vettore di trasmissione del patogeno. 

Le sostanze componenti oggetto della sperimentazione sono ceppi batterici, un metabolita microbico, estratti vegetali e un fungo entomopatogeno.

Con un approccio innovativo, una recente ricerca in Brasile ha coinvolto la N-acetilcisteina, un comune farmaco mucolitico utilizzato per trattare il sovradosaggio di paracetamolo e per sciogliere il muco denso nei casi umani di patologie come polmonite e bronchite. 

Sebbene i meccanismi responsabili non siano ancora del tutto compresi, i risultati iniziali hanno dimostrato l'efficacia del farmaco nel distruggere i biofilm batterici quando applicato tramite irrigazione su colture idroponiche o in pieno campo.

Dato il ruolo che i biofilm svolgono nel proteggere i batteri dai trattamenti antimicrobici e che in ultima analisi porta alla resistenza batterica, questo settore di ricerca potrebbe essere in crescita, poiché la scomposizione della matrice protettiva del biofilm potrebbe aumentare significativamente l'efficacia dei trattamenti che prendono di mira direttamente il batterio Xylella.

Finché non verrà trovato un modo per uccidere in modo accurato e sistematico il patogeno in tutto il suo ospite, come questa ricerca suggerisce potrebbe essere possibile in futuro, la quarantena e la distruzione delle piante infette rimarranno probabilmente il metodo di controllo più efficace.