Mais e micotossine: possibilità di controllo.

Cereal mycotoxin contamination is a worldwide serious problem for human and animal health. Maize products could be contaminated by different kind of mycotoxins. The most important are deoxynivalenol (DON), zearalenone (ZEN), aflatoxins (AF), ocratoxin (OCRA) and fumonisins (FUM) produced by fungi belonging to different genera Fusarium, Aspergillus and Penicillium. In northern Italy, but also in other world regions, the most frequently occurring class of mycotoxins in maize are fumonisins. These mycotoxins can be present even at concentrations that make maize grain inadvisable for human consumption and feed of more susceptible animal species. The main responsible of maize fumonisin contamination is Fusarium verticillioides (Sacc.) Niremberg and because of the harmful effects associate with the presence of fumonisins the spreading of F. verticillioides infection has became an important area in food safety. Until now the application of good agricultural practices (GAP) followed by good manufacturing practices (GMP) represent the only line of defence usable to control Fusarium-toxins contamination in maize grain (Rac CE 583/2006). GAP are indirect control strategies point out to altering the conditions under which the crop grown reducing environmental stress, promoting plant fitness. Different climate conditions among maize cultivation area and annual fluctuation in weather can change agricultural practices effectiveness in control Fusarium colonization and mycotoxin contamination. Integration of indirect control strategies as GAP with direct control strategies base on the application of chemical product or biological control agent (BCA) can be the way to achieve a reliable control of Fusaria colonization and fumonisin contamination in maize kernels. F. verticillioides is known to infect maize trough several different infection pathways and the relative importance of different pathways may vary among geographic areas. The first set of experiment reveals that, also in Veneto, insect injuries due to European corn borer (ECB: Ostrinia nubilalis (Hübner)) larvae activity are the most important infection pathways causing 60% of final fumonisin contamination. Infections through silks are also a significant source of F. verticillioides inoculum and fumonisin contamination while seed-borne and soil-borne infections have a lesser importance. Test on different fungicide activity against F. verticillioides confirm the effectiveness of ergosterol synthesis inhibitors (EBIs) and in particular of triazole. However seed chemical treatments have no or limited effect in controlling the final level of F. verticillioides kernel colonization and fumonisin contamination because the main fungal infections occur through pathways, silk and insect injuries, both spatially and temporally distant from the point of application of the chemical products. Application of mixture of chemicals and in particular of Metconazole + Prochloraz on silks seven days after female flowering reduce F. verticillioides kernel colonization (-81%) and fumonisin contamination (-78%) even at levels that are lower than the one stated for the human consumption (4000 μg/kg). However even if for the distribution of chemical mixtures is possible to employ self-propelled sprayer used for the distribution of insecticide against ECB, no fungicides are registered for the use in maize during flowering and moreover is important to take in consideration the ecological impact of the application of chemicals on a area that only in Veneto region is greater than 240.000 ha. Another interesting control strategy is the use of biological control agent and among several different control agents discover active against F.verticillioides interesting results give seed application of Trichoderma harzianum strain T22 and Acremonium zeae strain NRRL13540. T22 rhizosphere colonization induct systemic resistance response in maize plant and results of field trials (3 years in 2 sites) reveal an effective and stable reduction of F. verticillioides kernel colonization (-70%) and fumonisin B1 and B2 contamination (-60%). Different is the control mechanism express by NRRL 13540 because the reduction (-60%) of F. verticillioides kernel colonization and fumonisin B1 and B2 contamination is recorded in association with an enhancement in A. zeae endophytic kernel colonization. This results permit to hypothesize a in loco inhibition due to the synthesis of compound with antibiotic activity, pyrrocidines A and B. In conclusion to enhance the effectiveness of direct control strategies as application of fungicide or biological control agent they have to be applied with GAP in integrated control protocols that have to be plan in relation with the different environmental conditions characterizing the different maize cultivation areas.

La contaminazione dei cereali da micotossine è un problema di sicurezza alimentare che riguarda le produzioni provenienti da tutto il mondo. In particolare, il mais e i prodotti da esso derivanti possono risultare contaminati da diverse classi di micotossine, tra esse, le più importanti sono il deossinivalenolo (DON), lo zearalenone (ZEA), le aflatossine (AF), l’ocratossina (OCRA) e le fumonisine (FUM). Le micotossine sono prodotti secondari del metabolismo di microorganismi fungini (muffe) appartenenti principalmente ai generi Fusarium, Aspergillus e Penicillium. Nel nord Italia, ma anche in altre regioni del mondo, la classe di micotossine che viene più spesso riscontrata nella granella di mais sono le fumonisine che possono essere presenti anche a livelli tali da sconsigliarne il consumo sia per l’alimentazione umana sia per l’alimentazione delle specie animali più sensibili. Il principale produttore di fumonisine è Fusarium verticillioides (Sacc.) Niremberg e visto l’effetto che queste tossine hanno, sia sulla salute umana sia su quella animale, la messa a punto di strategie di controllo capaci di contenere la colonizzazione della granella da parte di F.verticillioides e la conseguente contaminazione da fumonisine è diventata una aspetto di prioritario interesse nell’ambito della sicurezza alimentare. Attualmente le linee di difesa disponibili per contenere la contaminazione della granella di mais da micotossine sono legate all’applicazione delle buone pratiche agricole (BPA) seguite dalle buone pratiche di fabbricazione (BPF) (Rac CE 583/2006). Le BPA sono strategie di controllo indiretto volte a modificare le condizioni generali di sviluppo della pianta con lo scopo di ridurne gli stress ambientali promuovendone il fitness al fine di renderla meno suscettibile all’attacco dei patogeni. Tuttavia le diverse caratteristiche climatiche che caratterizzano i diversi areali di produzione del mais, ma anche le annuali fluttuazioni nel clima, rendono variabile il vantaggio ottenuto dall’applicazione delle BPA. L’integrazione tra strategie di controllo indiretto, quali l’applicazione delle BPA, e strategie di controllo diretto, basate sull’impiego di fungicidi o agenti di controllo biologico, può essere una soluzione per ottenere un controllo effettivo e stabile sia della colonizzazione della granelle da F.verticillioides sia della contaminazione da fumonisine. Al fine di pianificare efficaci strategie di controllo diretto risulta indispensabile conoscere quali siano le vie attraverso le quali F.verticillioides colonizza la pianta di mais. Esso può infettare la pianta di mais attraverso diverse vie di infezione ma la loro importanza relativa può cambiare nelle diverse aree geografiche. La prima serie di esperimenti ha permesso di verificare che, anche in Veneto, la principale fonte di inoculo è rappresentata dalle soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide (ECB: Ostrinia nubilalis (Hübner)) che è responsabile del 60% del contenuto finale di fumonisine della granella. Anche le infezioni che avvengono attraverso le sete rappresentano una via importante di ingresso mentre la colonizzazione endofitica che inizia dal seme infetto o dalle radici risulta di minore importanza. I test condotti sull’efficacia di diversi fungicidi nel contenere lo sviluppo di F.verticillioides hanno confermato l’efficacia degli inibitori dell’ergosterolo ed in particolare dei triazoli. Tuttavia la concia del seme, con fungicidi, ha dimostrato di non essere efficace o di avere un limitato effetto nel contenere la contaminazione da fumonisine e la colonizzazione da F. verticillioides della granella alla raccolta. Risultato peraltro atteso poiché le principali vie di infezione, attraverso le sete o le soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide, risultano distanti sia nello spazio che nel tempo dal punto di applicazione dei fungicidi. Invece l’applicazione di miscele di prodotti fitosanitari, ed in particolare di Metconazolo + Procloraz, sulle infiorescenze femminili sette giorni dopo la loro emissione ha permesso di ridurre la colonizzazione (-81%) da F. verticillioides e la contaminazione da fumonisine (-78%) della granella alla raccolta a livelli inferiori a quelli stabiliti per il mais destinato al consumo alimentare umano (4000 μg/kg). Tuttavia anche se per la distribuzione dei prodotti fitosanitari si è utilizzata una manica d’aria montata su macchina semovente scavalcante (trampolo), attrezzatura già presente in azienda ed impiegata per la distribuzione dei trattamenti insetticidi per il controllo della piralide, attualmente non è disponibile alcun prodotto fitosanitario registrato per l’impiego su mais ed inoltre va tenuto in considerazione quale potrebbe essere l’impatto ecologico che l’applicazione di questi prodotti potrebbe avere su una superficie, che solo in Veneto, è superiore ai 240.000 ha. Un’altra interessante strategia di controllo diretto potrebbe essere l’impiego di strategie di controllo biologico. Tra i diversi agenti di controllo, che in prove di laboratorio, serra e campo, hanno dimostrato essere in grado di controllare lo sviluppo di F.verticillioides interessanti risultati si sono ottenuti dall’applicazione sul seme di Trichoderma harzianum ceppo T22 e Acremonium zeae ceppo NRRL 13540. Nelle diverse prove sperimentali realizzate si è potuto verificare che la colonizzazione dell’apparato radicale della pianta di mais ad opera di T22 induce nella pianta delle risposte di resistenza in grado di contenere sia la colonizzazione da F.verticillioides (-70%) sia la contaminazione da fumonisine (-60%) nella granella alla raccolta. Diverso è il meccanismo di controllo espresso dal ceppo NRRL 13540 infatti la riduzione pari a -60% sia del livello di colonizzazione da F.verticillioides sia del livello di contaminazione da fumonisine rilevata nella granella alla raccolta, risulta associata ad un aumento nel livello di colonizzazione endofitica della pianta di mais da parte di A. zeae. Questo risultato permettono di ipotizzare una azione diretta di antagonismo da parte di A. zeae nei confronti di F. verticillioides che può essere legata alla capacità, già dimostrata in prove in vitro, di sintesi da parte del BCA delle pirrocidine A e B, molecole con azione antibiotica. Concludendo per ottimizzare l’efficacia delle strategie di controllo diretto quali l’impiego di fungicidi o di agenti di controllo biologico esse devono essere applicate insieme alle BPA in protocolli di lotta integrata che devono essere però pianificati in funzione delle caratteristiche climatiche proprie dei diversi areali di coltivazione del mais.