The control of plant diseases is a very important topic in modern agriculture: on one hand, there is the necessity to maintain a high production level, and even to achieve higher production of crops; on the other, there is a strong drive towards the reduction of inputs in agriculture in order to achieve more sustainable productive processes. In this scenario, biological control, or biocontrol, of pathogens can be a helpful tool to achieve both objectives. In this thesis work the ability of 7 different bacterial strains, previously isolated from apple trees and grapevine plants, to act as biocontrol and plant-growth promoting agents was evaluated. Different assays were carried out in this study, including in vitro, in vivo, in planta, and in silico assays carried out to characterize the potential of these strains, achieving the results summarized as follows: ability to inhibit mycelial growth of ascomycota and basidiomycota in vitro: ability to reduce colonization by Botrytis cinerea in vivo on tomato berries: ability to promote growth and reduce the incidence of Pseudomonas syringae and Cymbidium Ringspot Virus on pepper plants during in planta assays; identification of known and possibly novel genetic traits for biocontrol from the in silico analysis of the genomes of the strains. In conclusion, this study has not only characterized the effect of 7 candidate biocontrol strains, but has investigated their mechanisms of action, paving the road for further studies aimed at defining more precisely the fine molecular mechanisms at the base of biocontrol and to identify new tools for a modern and sustainable agriculture.

Il controllo delle fitopatie è un tema molto importante nell’agricoltura moderna: da un lato si vede il bisogno di mantenere alto, ed anzi incrementare, il livello produttivo delle colture; dall’altro vi è una forte spinta verso la riduzione di input in agricoltura per ottenere una maggiore sostenibilità dei processi produttivi. In questo scenario, il controllo biologico, o biocontrollo, dei patogeni può essere un valido strumento per raggiungere entrambi gli obbiettivi. Nel presente lavoro di tesi è stata valutata la capacità di 7 diversi ceppi batterici, precedentemente isolati da piante di melo e vite, di essere agenti di biocontrollo e di promozione della crescita. I diversi saggi condotti nell’ambito di questo studio hanno incluso prove in vitro, in vivo, in planta, ed in silico per caratterizzare le potenzialità di questi ceppi, ottenendo i risultati di seguito riassunti: capacità di inibire la crescita miceliare di ascomycota e basidiomycota in vitro; capacità di ridurre la colonizzazione da parte di Botrytis cinerea in vivo su bacche di pomodoro; capacità di promuovere la crescita e di ridurre l’incidenza di Pseudomonas syringae e Cymbidium Ringspot Virus su piante di peperone in planta; identificazione di tratti genetici noti e di possibile nuovo interesse per il biocontrollo dall’analisi in silico dei genomi dei ceppi. In conclusione, questo studio non ha solo caratterizzato l’effetto di 7 ceppi candidati agenti di biocontrollo, ma ha indagato sui loro meccanismi d’azione, ponendo le basi per ulteriori studi atti a definire con maggior precisione i meccanismi molecolari alla base del biocontrollo al fine di identificare nuovi strumenti per un’agricoltura moderna e sostenibile.

MOLECULAR PLANT-MICROBIOTA INTERACTION FOR BIOCONTROL OF PLANT PATHOGENS / A. Passera ; scientific tutor: P. A. Bianco ; co-tutor: P. Casati. DIPARTIMENTO DI SCIENZE AGRARIE E AMBIENTALI - PRODUZIONE, TERRITORIO, AGROENERGIA, 2018 Jan 16. 30. ciclo, Anno Accademico 2017. [10.13130/a-passera_phd2018-01-16].

MOLECULAR PLANT-MICROBIOTA INTERACTION FOR BIOCONTROL OF PLANT PATHOGENS

A. Passera
2018

Abstract

The control of plant diseases is a very important topic in modern agriculture: on one hand, there is the necessity to maintain a high production level, and even to achieve higher production of crops; on the other, there is a strong drive towards the reduction of inputs in agriculture in order to achieve more sustainable productive processes. In this scenario, biological control, or biocontrol, of pathogens can be a helpful tool to achieve both objectives. In this thesis work the ability of 7 different bacterial strains, previously isolated from apple trees and grapevine plants, to act as biocontrol and plant-growth promoting agents was evaluated. Different assays were carried out in this study, including in vitro, in vivo, in planta, and in silico assays carried out to characterize the potential of these strains, achieving the results summarized as follows: ability to inhibit mycelial growth of ascomycota and basidiomycota in vitro: ability to reduce colonization by Botrytis cinerea in vivo on tomato berries: ability to promote growth and reduce the incidence of Pseudomonas syringae and Cymbidium Ringspot Virus on pepper plants during in planta assays; identification of known and possibly novel genetic traits for biocontrol from the in silico analysis of the genomes of the strains. In conclusion, this study has not only characterized the effect of 7 candidate biocontrol strains, but has investigated their mechanisms of action, paving the road for further studies aimed at defining more precisely the fine molecular mechanisms at the base of biocontrol and to identify new tools for a modern and sustainable agriculture.
16-gen-2018
Il controllo delle fitopatie è un tema molto importante nell’agricoltura moderna: da un lato si vede il bisogno di mantenere alto, ed anzi incrementare, il livello produttivo delle colture; dall’altro vi è una forte spinta verso la riduzione di input in agricoltura per ottenere una maggiore sostenibilità dei processi produttivi. In questo scenario, il controllo biologico, o biocontrollo, dei patogeni può essere un valido strumento per raggiungere entrambi gli obbiettivi. Nel presente lavoro di tesi è stata valutata la capacità di 7 diversi ceppi batterici, precedentemente isolati da piante di melo e vite, di essere agenti di biocontrollo e di promozione della crescita. I diversi saggi condotti nell’ambito di questo studio hanno incluso prove in vitro, in vivo, in planta, ed in silico per caratterizzare le potenzialità di questi ceppi, ottenendo i risultati di seguito riassunti: capacità di inibire la crescita miceliare di ascomycota e basidiomycota in vitro; capacità di ridurre la colonizzazione da parte di Botrytis cinerea in vivo su bacche di pomodoro; capacità di promuovere la crescita e di ridurre l’incidenza di Pseudomonas syringae e Cymbidium Ringspot Virus su piante di peperone in planta; identificazione di tratti genetici noti e di possibile nuovo interesse per il biocontrollo dall’analisi in silico dei genomi dei ceppi. In conclusione, questo studio non ha solo caratterizzato l’effetto di 7 ceppi candidati agenti di biocontrollo, ma ha indagato sui loro meccanismi d’azione, ponendo le basi per ulteriori studi atti a definire con maggior precisione i meccanismi molecolari alla base del biocontrollo al fine di identificare nuovi strumenti per un’agricoltura moderna e sostenibile.
Settore AGR/12 - Patologia Vegetale
BIANCO, PIERO ATTILIO
Doctoral Thesis
MOLECULAR PLANT-MICROBIOTA INTERACTION FOR BIOCONTROL OF PLANT PATHOGENS / A. Passera ; scientific tutor: P. A. Bianco ; co-tutor: P. Casati. DIPARTIMENTO DI SCIENZE AGRARIE E AMBIENTALI - PRODUZIONE, TERRITORIO, AGROENERGIA, 2018 Jan 16. 30. ciclo, Anno Accademico 2017. [10.13130/a-passera_phd2018-01-16].
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