Development of epidemiological models for wheat and legumes in crop rotation

Abstract

In patologia vegetale, un modello epidemiologico è una rappresentazione semplificata delle relazioni tra patogeno, ospite e ambiente che determinano se, quando e come un’epidemia si sviluppa nel tempo. La presente tesi raccoglie lo sviluppo di modelli meccanicistici, dinamici, guidati da variabili ambientali (weather-driven), che possono essere utilizzati per la difesa di precisione dalle principali malattie di frumento e leguminose in rotazione colture. Tramite l’applicazione dell’analisi dei sistemi alle informazioni contenute nella letteratura scientifica, ogni patosistema è stato analizzato e concettualizzato per lo sviluppo teoretico e matematico del modello. I seguenti patogeni sono stati considerati per lo sviluppo dei modelli: i) Ascochyta rabiei agente causale della rabbia (Ascochyta blight) del cece; ii) Puccinia graminis f.sp. tritici agente causale della ruggine nera del grano; iii) Sclerotinia sclerotiorum, una specie polifaga e agente causale di diverse malattie di leguminose e colture industriali (es. marciume bianco di fagiolo e soia, muffa bianca del colza, sclerotiniosi del girasole). La capacità previsionale dei modelli è stata valutata utilizzando dati reali indipendenti raccolti in diversi condizioni ambientali ed epidemiologiche. Dal confronto tra le predizioni e i dati reali di campo, i modelli si sono rivelati accurati e robusti e, quindi, utilizzabili dagli agricoltori nei processi decisionali per la protezione delle colture. La presente tesi contiene anche i risultati di una revisione della letteratura sulle esigenze termiche del genere Colletotrichum, contenente numerosi agenti causali dell’antracnosi di leguminose e diverse colture industriali. L’effetto della temperatura su quattro processi biologici (crescita miceliale, germinazione delle spore, infezione e sporulazione) è stato modellizzato per i maggiori gruppi filogenetici di Colletotrichum spp.. Questo lavoro getta le basi per lo sviluppo di un modello meccanicistico, dinamico, weather-driven generalizzato per Colletotrichum spp. sulla base delle similarità entro i gruppi filogenetici.