Eco friendly control strategies against Phytophthora species in nurseries
Author(s)
Tabet, Dania Hanna
Date Issued
February 22, 2023
Type
Doctoral Thesis
Abstract
Phytophthora sp. is considered to be one of the most severe diseases in nurseries worldwide. While current synthetic fungicides are effictive at controlling the disease, they are anenvironmental and economic burden. In line with the International Plant Protection Convention’s (IPPC) strategic framework for 2020-2030, which aims to protect global plant resources and facilitate safe trade while minimizing the impact of pests and diseases on food security, trade, economic growth, and the environment, and within the EU directives to reduce the use of synthetic pesticides and increase the use of sustainable alternative disease control strategies that can be part of integrated pest management systems, practical biological control solutions are urgently needed.
Here, we review the scientific literature journal paper on Phytophthora diversity in European nurseries, common plant extracts used to control Phytophthora disease, and focus on the most recent developments in the search for efficient and sustainable biological control of late blight diseases. Additionally, during this study, we evaluate the effectiveness of some plant extracts and biological control agents (BCAs) in reducing populations of Phytophthora sp., a major threat to agricultural, ornamental, and forest plants.
Results show that the incidence of Phytophthora diseases in nurseries has increased over the years in Europe, as well as in Italy, and provide strong evidence of the high diversity of alien invasive Phytophthora species presents in 51 European countries. Furthermore, the plant extract literature survey, shows that over 200 articles, published untill 2021 have tested a wide range of plants from 140 families, with P. infestans, P. capsici and P. nicotianae being the most studied species.
Despite a large body of scientific research into microorganisms and plant extracts with potential for the biological control of Phytophthora disease, relatively few commercial biocontrol products, licensed to control Phytophthora diseases exist, and their practical uptake in Europe is lower than expected, suggesting that such solutions are not yet feasible, or effective. In in vitro tests, the antifungal nature of Tulbaghia violacea aqueous leaf extracts against Phytophthora sp. and other fungal pathogens, shown here for the first time, indicates the potential use of this extract as a biofungicide.
Additionally, during this study, we describe the possibility of Gluconobacter kondonii (G7), Pseudomonas fluorescence (G1) and other bacterial isolates (Cas, Pro, A1, Mk) as a promising, beneficial candidates with anti Phytophthora activity against several Phytophthora sp. and with a various plant growth promoting (PGP) traits. However, in vitro tests fail to translate the biocontrol effect to in planta applications.
The application of BCAs and plant extracts in an integrated management approach could be considered a satisfactory level for sustainable and environmentally friendly management strategies for Phytophthora disease. However, potential bottlenecks in application methods in in planta should be addressed early in the selection process.
Phytophthora sp. è considerato una delle malattie più gravi nei vivai di tutto il mondo. Sebbene gli attuali fungicidi sintetici siano efficaci nel controllo della malattia, rappresentano un onere ambientale ed economico. In linea con il quadro strategico della Convenzione internazionale per la protezione delle piante (IPPC) per il 2020-2030, che mira a proteggere le risorse vegetali globali e facilitare il commercio sicuro riducendo al minimo l'impatto di parassiti e malattie sulla sicurezza alimentare, il commercio, la crescita economica e l'ambiente e conformemente alle direttive dell'UE per ridurre l'uso di pesticidi sintetici e aumentare l'uso di strategie di controllo delle malattie alternative sostenibili che possono far parte dei sistemi di gestione integrata dei parassiti, sono urgentemente necessarie soluzioni pratiche di controllo biologico. Qui, esaminiamo la letteratura scientifica su Phytophthora nei vivai europei, gli estratti vegetali comuni utilizzati per il controllo della malattia di Phytophthora e ci concentriamo sui più recenti sviluppi nella ricerca di soluzioni di controllo biologico efficienti e sostenibili per le malattie di tigna tardiva. Inoltre, durante questo studio, valutiamo l'efficacia di alcuni estratti vegetali e agenti di controllo biologico (ACB) nella riduzione delle popolazioni di Phytophthora sp., una minaccia importante per le piante agricole, ornamentali e forestali.
I risultati mostrano che l'incidenza delle malattie da Phytophthora nei vivai è aumentata nel corso degli anni in Europa, così come in Italia, e forniscono forti prove dell'alta diversità di specie invasive aliene di Phytophthora presenti in 51 paesi europei. Inoltre, l'indagine sulla letteratura degli estratti vegetali mostra che oltre 200 articoli pubblicati fino al 2021 hanno testato una vasta gamma di piante appartenenti a 140 famiglie, con P. infestans, P. capsici e P. nicotianae tra le specie più studiate. Nonostante un ampio corpus di ricerca scientifica su microrganismi ed estratti vegetali con potenziale per il controllo biologico della malattia da Phytophthora, esistono relativamente pochi prodotti di biocontrollo commerciali autorizzati per il controllo delle malattie da Phytophthora, e la loro adozione pratica in Europa è inferiore alle aspettative, il che suggerisce che tali soluzioni non siano ancora fattibili o efficaci. In test in vitro, la natura antifungina degli estratti acquosi di foglie di Tulbaghia violacea contro Phytophthora sp. e altri patogeni fungini, qui mostrata per la prima volta, indica il potenziale utilizzo di questo estratto come biofungicida. Inoltre, durante questo studio, descriviamo la possibilità di Gluconobacter kondonii (G7), Pseudomonas fluorescence (G1) e altri isolati batterici (Cas, Pro, A1, Mk) come promettenti candidati benefici con attività anti-Phytophthora contro diverse specie di Phytophthora e con vari tratti di promozione della crescita delle piante (PGP). Tuttavia, i test in vitro non traducono l'effetto di biocontrollo in applicazioni in pianta.
L'applicazione di BCAs ed estratti vegetali in un approccio di gestione integrata potrebbe essere considerata un livello soddisfacente per strategie di gestione sostenibili ed ecologicamente corrette per la malattia da Phytophthora. Tuttavia, i potenziali ostacoli nei metodi di applicazione in pianta dovrebbero essere affrontati presto nella fase di selezione.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
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