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Title: Incremento selettivo delle pseudomonadi fluorescenti indigene attraverso il trattamento chimico delle acque irrigue ricircolanti: un approccio integrato per il controllo delle fitopatie e la promozione della crescita delle piante nei sistemi fuori suolo
Other Titles: Selective enhancement of indigenous fluorescent pseudomonads via chemical amendments to recycled irrigation water: an integrated approach to managing diseases and promoting plant growth in soilless agriculture
Authors: Pagliaccia, Deborah
Keywords: Idroponica;N-Serve;Truban;Patogeni radicali;Zoospore;Controllo biologico;Microflora;Hydroponic;Root pathogens;Zoospores;Biological control;AGR/04
Issue Date: 8-Oct-2008
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 19. ciclo
Abstract: 
I patogeni radicali zoosporici sono tra i microrganismi più temuti nei sistemi idroponici colturali a ciclo chiuso, nei quali la soluzione nutritizia viene fatta ricircolare. Le strategie proposte per eliminare tali patogeni dalle soluzioni nutritive ricircolanti includono: filtrazione, sedimentazione, clorazione, ozonizzazione, calore, raggi UV e l’applicazione di prodotti chimici antimicrobici e agenti di biocontrollo. Quest’ultima strategia è stata studiata estensivamente, ma nonostante ciò la consistenza nell’abbattimento dei patogeni mediante il suo utilizzo si è dimostrata insoddisfaciente. I problemi incontrati da tale tecnica sono dovuti all’incapacità dell'agente di biocontrollo di mantenere un’adeguata soglia della popolazione batterica necessaria per sostenere l’attività antagonistica nei confronti dei patogeni.
L’aggiunta di specifiche fonti di nutrimento carboniche alla soluzione nutritiva ricircolante (quali, inibitori sintetici e naturali della nitrificazione) ha dimostrato di provocare un incremento selettivo delle popolazioni indigene delle pseduomonadi ai presunti livelli di soglia. Abbiamo verificato l'ubiquità di tale risultato utilizzando diversi sistemi idroponici e diverse piante ospiti, dimostrando, per la prima volta, la riduzione significativa e sostenuta di malattie di origine tellurica. La combinazione di metodi tradizionali (conteggi su piastra) e colturali-indipendenti (T-RFLP e BiologTM test) hanno dimostrato che gli inibitori della nitrificazione incrementano selettivamente la popolazione della Pseudomonas putida e riducono la diversità batterica nella soluzione nutritiva. La suddetta popolazione indigena di pseudomonadi ha rivelato colonizzare la radice delle piante, mentre l’introduzione di un agente di biocontrollo, P. fluorescens Pf5, non ha mostrato dare vantaggi rispetto alle popolazioni indigene. Inoltre, abbiamo dimostrato che l’ingrediente attivo presente nell’inibitore della nitrifizazione esercita un’attività antifungina diretta, mentre gli ingredienti inerti hanno un ruolo indiretto nella riduzione dei patogeni radicali tramite le pseudomonadi incrementate. In generale l’aggiunta alla soluzione nutritiva di inibitori della nitrificazione ha avuto un effetto stabilizzante sul pH, la conduttività elettrica ed effetti promettenti sull crescita e sul rendimento delle piante.
Complessivamente, i nostri risultati sostengono l'ipotesi che è possibile modificare l'ambiente per renderlo più adatto alla sopravvivenza dei batteri indigeni. Molti infatti, se non la maggior parte degli habitat, già contengono eventuali microrganismi che, se incrementati, potrebbero rivelarsi come agenti di biocontrollo.

Zoosporic root-infecting pathogens are the most destructive organisms in recirculating hydroponic systems. Strategies proposed for eliminating these pathogens from recycled nutrient solution include: filtration, sedimentation, chlorination, ozonation, heat, UV light, and the application of antimicrobial chemicals or biocontrol agents. The latter strategy has been investigated extensively but inconsistent performance in disease abatement following their employment has been a problem due to the inability of the biocontrol agent to maintain a critical threshold population necessary for sustained activity.
Amendment of the recycled nutrient solution with specific carbon substrates (i.e., synthetic and natural nitrification inhibitors) resulted in the selective enhancement of indigenous pseudomonad populations to the presumed threshold levels. We verified the ubiquity of that response in several hydroponic systems with different host plants and, most significantly, we document, for the first time, significant and sustained disease abatement. A combination of traditional (plate counting) and culture-independent methods (T-RFLP and BiologTM assay) suggested that nitrification inhibitors selectively increased P. putida and reduced bacterial diversity in the nutrient solution. The enhanced indigenous pseudomonad also colonized roots. An introduced biocontrol agent, P. fluorescens Pf5, showed no competitive advantage over the native pseudomonad. Additionally, we demonstrated that the active ingredient in the nitrification inhibitors exerted direct antifungal activity whereas inert ingredients had indirect role in disease suppression via the enhanced pseudomonad population. In general, amendment of the recycled nutrient solution with nitrification inhibitors had a stabilizing effect on pH and electrical conductivity and promising positive effects on plant growth and yield.
Cumulatively, our results support the hypothesis that it is possible to modify the environment to make it more conducive to the survival of indigenous bacteria. Many, if not most, habitats already contain prospective members who, if enhanced, could function as biocontrol agents.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ortoflorofrutticoltura
URI: http://hdl.handle.net/2067/565
Rights: If not otherwise stated, this document is distributed by the Tuscia University Open Archive under a Creative Commons 2.0 Attribution - Noncommercial - Noderivs License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/)
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