14.2 Microrganismi in acquaponica

I microrganismi sono presenti nell’intero sistema acquaponico e svolgono un ruolo chiave nel sistema. Si trovano quindi nel pesce, nella filtrazione (meccanica e biologica) e nelle parti di coltura. Comunemente, la caratterizzazione del microbiota (cioè dei microrganismi di un particolare ambiente) viene effettuata su acqua circolante, perifitone, piante (rizosfera, fillosfera e superficie della frutta), biofiltro, mangime per pesci, budello e feci di pesce. Finora, in acquaponica, la maggior parte della ricerca microbica si è concentrata sui batteri nitrificanti (Schmautz et al. 2017). Pertanto, la tendenza al momento è quella di caratterizzare i microrganismi in tutti i compartimenti del sistema utilizzando moderne tecnologie di sequenziamento. Schmautz et al. (2017) hanno identificato la composizione microbica in diverse parti del sistema, mentre Munguia-Fragozo et al. (2015) offrono prospettive su come caratterizzare la microbiota acquaponica da un punto di vista tassonomico e funzionale utilizzando tecnologie all’avanguardia. Nelle seguenti sottosezioni, si concentrerà solo sui microrganismi che interagiscono con le piante in sistemi acquaponici organizzati in microrganismi vegetali benefici e patogeni vegetali.

14.2.1 Patogeni vegetali

I patogeni vegetali che si verificano nei sistemi aquaponici sono teoricamente quelli comunemente presenti nei sistemi privi di suolo. Una specificità della coltura vegetale acquaponica e idroponica è la presenza continua di acqua nel sistema. Questo ambiente umido/acquatico si adatta a quasi tutti i funghi patogeni delle piante o batteri. Per gli agenti patogeni radicali alcuni sono particolarmente adatti a queste condizioni, come gli pseudo-funghi appartenenti ai taxa di Oomiceti (ad esempio malattie da marciume radicale causate da Pythium spp. e Phytophthora spp.) che sono in grado di produrre una forma mobile di diffusione chiamata zoospore. Questi zoospori sono in grado di muoversi attivamente in acqua liquida e quindi sono in grado di diffondersi su tutto il sistema estremamente rapidamente. Una volta infettata una pianta, la malattia può diffondersi rapidamente il sistema, soprattutto a causa del ricircolo dell’acqua (Jarvis 1992; Hong and Moorman 2005; Sutton et al. 2006; Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010; Rakocy 2012; Rosberg 2014; Somerville et al. 2014). Sebbene gli Oomiceti siano tra i patogeni più diffusi rilevati durante le malattie delle radici, spesso formano un complesso con altri agenti patogeni. Alcune specie di Fusarium (con l’esistenza di specie ben adattate all’ambiente acquatico) o specie dei generi Colletotrichum, Rhizoctonia e Thielaviopsis possono essere trovate come parte di questi complessi e possono anche causare danni significativi da soli (Paulitz e Bélanger 2001; Hong e Moorman 2005; Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Altri generi fungini come Verticillium e Didymella, ma anche batteri, come Ralstonia, Xanthomonas, Clavibacter, Erwinia e Pseudomonas, così come virus (ad esempio mosaico di pomodori, mosaico di cetrioli, virus necrotico del melone, virus infettivo della lattuga e necrosi del tabacco), necrosi del tabacco), possono essere rilevati in idroponica) o acqua di irrigazione e causare danni alla nave, al fusto, alle foglie o alla frutta (Jarvis 1992; Hong e Moorman 2005). Tuttavia si noti che non tutti i microrganismi rilevati sono dannosi o portano a sintomi nel raccolto. Anche le specie dello stesso genere possono essere dannose o benedette (ad esempio Fusarium, Phoma, Pseudomonas). Gli agenti patologici di cui sopra sono principalmente agenti patogeni legati al ricircolo dell’acqua, ma possono essere identificati anche nelle serre. [Sezione 14.2.2](#142 -microrganisms-in-aquaponics) mostra i risultati della prima indagine internazionale sulle malattie vegetali che si verificano specificamente nell’acquaponica, mentre Jarvis (1992) e Albajes et al. (2002) forniscono una visione più ampia degli agenti patogeni presenti nelle strutture delle serre.

Nell’idroponica o nei sistemi acquaponici, le piante crescono generalmente in condizioni di serra ottimizzate per la produzione vegetale, soprattutto per la produzione su larga scala dove tutti i parametri ambientali sono gestiti dal computer (Albajes et al. 2002; Vallance et al. 2010; Somerville et al. 2014; Parvatha Reddy 2016). Tuttavia, le condizioni ottimali per la produzione vegetale possono essere sfruttate anche da agenti patogeni vegetali. Infatti, queste strutture generano condizioni calde, umide, senza vento e senza pioggia che possono favorire le malattie delle piante se non sono gestite correttamente (ibid.). Per ovviare a questo problema, è necessario compromettere le condizioni ottimali delle piante e la prevenzione delle malattie (ibid.). Nel microclima della serra, una gestione inappropriata del deficit di pressione del vapore può portare alla formazione di un film o una goccia d’acqua sulla superficie delle piante. Questo spesso promuove lo sviluppo di agenti patogeni vegetali. Inoltre, per massimizzare la resa nell’idroponica commerciale, alcuni altri parametri (ad esempio alta densità delle piante, alta fertilizzazione, per prolungare il periodo di produzione) possono aumentare la suscettibilità delle piante a sviluppare malattie (ibid.).

La questione ora è sapere con quale via l’inoculo iniziale (cioè il primo passo di un ciclo epidemiologico) viene introdotto nel sistema. Le diverse fasi del ciclo epidemiologico delle malattie vegetali (EPC) sono rappresentate nella figura 14.1. Nell’acquaponica, come nella coltura idroponica in serra, si può considerare che l’ingresso di agenti patogeni potrebbe essere collegato all’approvvigionamento idrico, all’introduzione di piante o semi infetti, al materiale di crescita (ad esempio il riutilizzo dei mezzi), allo scambio d’aria (trasporto di polveri e particelle), agli insetti (vettori di malattie e trasporto di particelle) ) e personale (attrezzi e abbigliamento) (Paulitz e Bélanger 2001; Albajes et al. 2002; Hong and Moorman 2005; Sutton et al. 2006; Parvatha Reddy 2016).

img src=» https://cdn.farmhub.ag/thumbnails/2a6cd3eb-6917-49d2-97ba-36e508ee48b0.jpg “style=“zoom: 50%;»/

Fig. 14.1 Passi fondamentali (da 1 a 6) nel ciclo epidemiologico delle malattie delle piante (EPC) secondo Lepoivre (2003). (1) Arrivo dell’inoculo patogeno, (2) contatto con la pianta ospite, (3) penetrazione dei tessuti e processo di infezione da parte del patogeno, (4) sviluppo dei sintomi, (5) tessuti vegetali che diventano infettiva, (6) rilascio e diffusione della forma infettiva di dispersione

Una volta che l’inoculo è in contatto con la pianta (fase 2 dell’ePC), sono possibili diversi casi di infezione (fase 3 dell’ePC) (Lepoivre 2003):

• Il rapporto patogeno-pianta è incompatibile (relazione non ospite) e la malattia non si sviluppa.

• C’è una relazione ospite ma la pianta non mostra sintomi (la pianta è tollerante).

• L’agente patogeno e la pianta sono compatibili, ma la risposta di difesa è abbastanza forte da inibire la progressione della malattia (la pianta è resistente: interazione tra gene di resistenza ospite e gene avirulence patogeno).

• La pianta è sensibile (relazione ospite senza gene per il riconoscimento genico), e l’agente patogeno infetta la pianta, ma i sintomi non sono molto gravi (fase 4 dell’ePC).

• Infine, la pianta è sensibile e i sintomi della malattia sono visibili e gravi (fase 4 dell’ePC).

Indipendentemente dal grado di resistenza, alcune condizioni o fattori ambientali possono influenzare la suscettibilità di una pianta ad essere infettata, sia da un indebolimento della pianta o promuovendo la crescita del patogeno vegetale (Colhoun 1973; Jarvis 1992; Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). I principali fattori ambientali che influenzano gli agenti patogeni delle piante e lo sviluppo della malattia sono la temperatura, l’umidità relativa (RH) e la luce (ibid.). Nell’idroponica, le concentrazioni di temperatura e ossigeno all’interno della soluzione nutritiva possono costituire fattori aggiuntivi (Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Ogni agente patogeno ha la propria preferenza di condizioni ambientali che possono variare durante il suo ciclo epidemiologico. Ma in generale, l’umidità e la temperatura elevate sono favorevoli alla realizzazione di passi chiave nel ciclo epidemico dell’agente patogeno come la produzione di spore o la germinazione di spore (Fig. 14.1, step 5 dell’EPC) (Colhoun 1973; Jarvis 1992; Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Colhoun (1973) riassume gli effetti dei vari fattori che promuovono le malattie delle piante nel suolo, mentre la tabella 14.1 mostra i fattori più specifici o aggiunti che possono favorire lo sviluppo di agenti patogeni vegetali legati alle condizioni acquaponiche delle serre.

Nel ciclo epidemiologico, una volta raggiunta la fase infettiva (passaggio 5 nell’ePC), i patogeni possono diffondersi in diversi modi (Fig. 14.1, step 6 nell’ePC) e infettare altre piante. Come spiegato in precedenza, i patogeni delle radici appartenenti ai taxa di Oomycetes possono diffondersi attivamente nell’acqua a ricircolo mediante il rilascio di zoospore (Alhussaen 2006; Sutton et al. 2006). Per altri funghi, batteri e virus responsabili di malattie radicali o aeree, la dispersione dell’agente causale può avvenire mediante propagazione di materiale infetto, ferite meccaniche, strumenti infetti, vettori (ad esempio insetti) e particelle (ad esempio spore e propagoli) espulsione o trasporto consentiti da siccità, correnti d’aria o spruzzi d’acqua (Albajes et al. 2002; Lepoivre 2003).

14.2.2 Indagine sulle malattie delle piante acquaponiche

Nel gennaio 2018 è stata effettuata la prima indagine internazionale sulle malattie delle piante tra i membri del COST FA1305, dell’American Aquaponics Association e dell’EU Aquaponics Hub. Ventotto risposte erano

Tabella 14.1 Aggiunta di fattori che incoraggiano lo sviluppo di agenti patogeni vegetali nella struttura acquaponica delle serre rispetto alla coltura classica in serra

tavolo testata tr class = header» Fattore promozione/esimo th Profitte per /th th Cause /th th I riferimenti /th /tr /testata tbody tr class=“dispari» Tecnica a film TDNutrient (NFT), tecnica a flusso profondo (DFT) /td td Ipithium/I spp. , Ifusarium/I spp. /td td Facile da spalmare con l’acqua ricircolo; possibilità di post-contaminazione dopo una fase di disinfezione; scarso contenuto di ossigeno nella soluzione nutritiva /td td Koohakan et al. (2004) e Vallance et al. (2010) /td /tr tr class=“even» TdinOrganic media (ad esempio lana di roccia) /td td Contenuti più elevati in batteri (nessuna informazione sulla loro possibile patogenicità) /td td Composti organici non disponibili nei media /td td Khalil e Alsanius (2001), Koohakan et al. (2004), Vallance et al. (2010) /td /tr tr class=“dispari» Supporti TDOrganici (ad esempio fibra di cocco e torba) /td td Maggiore contenuto di funghi; maggiore contenuto in Fusarium spp. per cocco fibra /td td Composti organici disponibili nei media /td td Koohakan e altri. (2004), Khalil et al. (2009) e Vallance et al. (2010) /td /tr tr class=“even» TDmedia con alto contenuto di acqua e basso contenuto di ossigeno (ad esempio lana di roccia) /td td Ipithium/I spp. /td td Mobilità degli zoospori; stress delle piante /td td Van Der Gaag e Wever (2005), Vallance et al. (2010), e Khalil e Alsanio (2011) /td /tr tr class=“dispari» TDMedia consente un piccolo movimento dell’acqua (ad esempio lana di roccia) /td td Ipithium/I spp. /td td Condizioni migliori per la dispersione degli zoospori e il movimento chemiotaxi; nessuna perdita di flagelli zoosporici /td td Sutton e altri (2006) /td /tr tr class=“even» TDAlta temperatura e bassa concentrazione di DO nel soluzione nutriente/td td Ipithium/I spp. /td td Pianta stressata e condizione ottimale per la crescita di Ipitio/I /td td Cherif e altri (1997), Sutton et al. (2006), Vallance et al. (2010), e Rosberg (2014) /td /tr tr class=“dispari» TDElevata densità dell’impianto ospite e conseguente microclima/td td Crescita di agenti patogeni; diffusione delle malattie /td td Caldo e umido ambiente /td td Albajes et al. (2002) e Somerville et al. (2014) /td /tr tr class=“even» TDCarenze, eccesso o squilibrio di macro/ micronutrienti/td td Funghi, virus e batteri /td td Modificazioni fisiologiche vegetali (ad es. azione sulla risposta di difesa, traspirazione, integrità delle pareti cellulari); modificazioni morfologiche vegetali (ad esempio maggiore suscettibilità agli agenti patogeni, attrazione di parassiti); risorse nutritive nei tessuti ospiti per agenti patogeni; azione diretta sul ciclo di sviluppo del patogeno /td td Colhoun (1973), Snoeijers e Alejandro (2000), Mitchell et al. (2003), Dordas (2008), Veresoglou et al. (2013), Somerville et al. (2014) e Geary et al. (2015) /td /tr /tbody /tavolo

ha ricevuto la descrizione di 32 sistemi aquaponici provenienti da tutto il mondo (UE, 21; Nord America, 5; Sud America, 1; Africa, 4; Asia, 1). Il primo risultato è stato il piccolo tasso di risposta. Tra le possibili spiegazioni della riluttanza a rispondere al questionario c’era che i praticanti non si sentivano in grado di comunicare sui patogeni vegetali a causa della mancanza di conoscenze su questo argomento. Ciò era già stato osservato nelle indagini di Love et al. (2015) e Villarroel et al. (2016). Le informazioni chiave ottenute dal sondaggio sono:

• L'84,4% dei terapeuti osserva la malattia nel loro sistema.

• Il 78,1% non è in grado di identificare l’agente eziologico di una malattia.

• Il 34,4% non applica misure di controllo delle malattie.

• 34,4% utilizzare il trattamento fisico o chimico delle acque.

• 6,2% utilizzare pesticidi o biopesticidi nel sistema aquaponico accoppiato contro gli agenti patogeni vegetali.

Questi risultati supportano le argomentazioni precedenti affermando che le piante acquaponiche subiscono malattie. Tuttavia, i praticanti soffrono di una mancanza di conoscenze sui patogeni vegetali e le misure di controllo delle malattie effettivamente utilizzate si basano essenzialmente su azioni non curative (90,5% dei casi).

Nell’indagine è stato fornito un elenco degli agenti patogeni vegetali che si verificano nel loro sistema acquaponico. La tabella 14.2 mostra i risultati di tale identificazione. Per porre rimedio alla mancanza di esperienza del terapeuta sulla diagnostica delle malattie delle piante, una seconda versione del sondaggio è stata

Tabella 14.2 Risultati delle prime identificazioni di patogeni vegetali in acquaponica dall’analisi internazionale 2018 e dalla letteratura esistente

tavolo testata tr class = header» Host THPlant/th th Patogeno vegetale /th th Riferimenti o risultati dell’indagine /th /tr /testata tbody tr class=“dispari» TDallium schoenoprasu/td td Pythium sp.sup (b) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» TDbeta vulgaris (bietole svizzere) /td td Erisifo betaesup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“dispari» TDcetriis sativus/td td Podosphaera xanthiisup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» TDFragaria spp. /td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“dispari» TDlActuca sativa/td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» td/td td Bremia lactucaesup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“dispari» td/td td Fusarium sp.sup (b) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» td/td td Pythium dissotocumsup (b) /sup /td td Rakocy (2012) /td /tr tr class=“dispari» td/td td Pythium myriotylumsup (b) /sup /td td Rakocy (2012) /td /tr tr class=“even» td/td td Sclerotinia sp.sup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“dispari» TDMentha spp. /td td Pythium sp.sup (b) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» TDNASturtium officinale/td td Aspergillus sp.sup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“dispari» Tdocimum basilicum/td td Alternaria sp.sup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» td/td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“dispari» td/td td Pythium sp.sup (b) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» td/td td Sclerotinia sp.sup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“dispari» TDPisum sativum/td td Erisifo pisisup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr tr class=“even» TDSolanum lycopersicum/td td Pseudomononas solanacearumsup (a) /sup /td td McMurty e altri (1990) /td /tr tr class=“dispari» td/td td Fitofthora infestanssup (a) /sup /td td L’indagine /td /tr /tbody /tavolo

Gli agenti patogeni vegetali identificati dai sintomi nella parte della pianta aerea sono annotati dalla lettera a) e dalla lettera b) nell’esponente inviato allo scopo di identificare i sintomi senza legame con il nome della malattia (tabella 14.3). La tabella 14.2 individua principalmente le malattie con sintomi specifici, cioè i sintomi che possono essere direttamente collegati a un agente patogeno vegetale. È il caso di Botrytis cinerea e la sua tipica muffa grigia, oidio (Erysiphe e Podosphaera genera nella tabella) e il suo micelio bianco polveroso e conidia, e infine Sclerotinia spp. e la sua produzione di sclerozia. La presenza di 3 patologi vegetali negli intervistati espande l’elenco, con l’identificazione di alcuni patogeni delle radici (ad esempio Pythium spp.). Sintomi generali che non sono sufficientemente specifici da essere direttamente correlati a un agente patogeno senza ulteriori verificazioni (vedere diagnosi in Sez. 14.3 si trovano di conseguenza nella Tabella 14.3. Ma è importante sottolineare che la maggior parte dei sintomi osservati in questa tabella potrebbe anche essere la conseguenza di stress abiotici. La clorosi fogliare è uno degli esempi più espliciti perché può essere correlata a un gran numero di agenti patogeni (ad esempio per le lattughe: Pythium spp., Bremia lactucae, Sclerotinia spp., virus dei gialli occidentali della barbabietola), alle condizioni ambientali (es. eccesso di temperatura) e alle carenze minerali (azoto, magnesio, potassio, calcio, zolfo, ferro, rame, boro, zinco, molibdeno) (Lepoivre 2003; Resh 2013).

Tabella 14.3 Revisione dei sintomi che si verificano in acquaponica dall’analisi internazionale del 2018

tavolo testata tr class = header» Sintomi/Th th Specie di piante /th /tr /testata tbody tr class=“dispari» Clorosi fogliare/td td Allium schoenoprasum sup1/sup, Amaranthus viridis sup1/sup, Coriandrum sativum sup1/sup, iCucumis sativus/i sup1/sup, iocimum basilicum/i sup6/sup, iLactuca sativa/i sup4/sup, Mentha spp. sup2/sup, IPetroselinum crispum/i sup1/sup, Spinacia oleracea sup2/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, Fragaria spp. sup1/sup /td /tr tr class=“even» Necrosi fogliare/td td Mentha spp. sup2/sup, iocimum basilicum/i sup1/sup, /td /tr tr class=“dispari» Necrosi del TDstem/td td Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, /td /tr tr class=“even» Necrosi collare/td td Iocimum basilicum/i sup1/sup /td /tr tr class=“dispari» Mosaico tdfogliare/TD td iCucumis sativus/i sup1/sup, Mentha spp. sup1/sup, iocimum basilicum/i sup1/sup, /td /tr tr class=“even» Tdfoliare avvizzamento/td td Brassica oleracea gruppo Acephala sup1/sup, iLactuca sativa/i sup1/sup, Mentha spp. sup1/sup, iCUCUMis sativus/i sup1/sup, iocimum basilicum/i sup1/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup /td /tr tr class=“dispari» TDfogliare, stelo e collare/td td Allium schoenoprasum sup1/sup, iCapsicum annuum/i sup1/sup, Iucumis sativus/i sup1/sup, iLactuca sativa/i sup2/sup, Mentha spp. sup2/sup, iocimum basilicum/i sup4/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup /td /tr tr class=“even» TdFoliari/td td iCapsicum annuum/i sup1/sup, iCucumis sativus/i sup1/sup, iLactuca sativa/i sup2/sup, Mentha spp. sup1/sup, Iocimum basilicum/i sup5/sup /td /tr tr class=“dispari» TDDamping disattivato/td td Spinacia oleracea sup1/sup, Iocimum basilicum/i sup1/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, piantine in generale sup5/sup /td /tr tr class=“even» TDCrinkle/TD td iBeta vulgaris/i (bietola svizzera) sup1/sup, iCapsicum annuum/i sup1/sup, iLactuca sativa/i sup1/sup, Iocimum basilicum/i sup1/sup /td /tr tr class=“dispari» TDBrowning o radice in decomposizione td Allium schoenoprasum sup1/sup, Amaranthus viridis sup1/sup, iBeta vulgaris/i (bietola svizzera) sup1/sup, Coriandrum sativum sup1/sup, iLactuca sativa/i sup1/sup, Mentha spp. sup2/sup, Iocimum basilicum/i sup2/sup, iPetroselinum crispum/i sup2/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, Spinacia oleracea sup1/sup /td /tr /tbody /tavolo

I numeri in esponente rappresentano la comparsa del sintomo per una pianta specifica su un totale di 32 sistemi aquaponici esaminati

14.2.3 Microrganismi benefici in acquaponica: le possibilità

Come spiegato nell’introduzione, diverse pubblicazioni si sono concentrate sui batteri coinvolti nel ciclo dell’azoto, mentre altre hanno già sottolineato la potenziale presenza di microrganismi benefici che interagiscono con patogeni vegetali e/o piante (Rakocy 2012; Gravel et al. 2015; Sirakov et al. 2016). Questa sezione esamina il potenziale dei microrganismi vegetali benefici coinvolti nell’acquaponica e le loro modalità d’azione.

Sirakov et al. (2016) ha proiettato i batteri antagonisti contro Pythium ultimum isolati da un sistema aquaponico. Tra i 964 isolati testati, 86 hanno mostrato un forte effetto inibitorio su Pythium ultimum in vitro. È necessario effettuare ulteriori ricerche per identificare tassonomicamente questi batteri e valutarne il potenziale in condizioni in vivo. Gli autori presuppongono che molti di questi isolati appartengano al genere Pseudomonas. Schmautz et al. (2017) è giunto alla stessa conclusione identificando Pseudomonas spp. nella rizosfera della lattuga. Le specie antagoniste del genere Pseudomonas sono state in grado di controllare gli agenti patogeni vegetali in ambienti naturali (ad esempio in suoli soppressivi) mentre questa azione è influenzata anche dalle condizioni ambientali. Possono proteggere le piante dagli agenti patogeni in modo attivo o passivo suscitando una risposta di difesa delle piante, svolgendo un ruolo nella promozione della crescita delle piante, competere con gli agenti patogeni per lo spazio e le sostanze nutritive (ad esempio, la concorrenza del ferro mediante rilascio di sideropfori chelanti del ferro) e/o infine con la produzione di antibiotici o metaboliti antifungini come biotensioattivi (Arras e Arru 1997; Ganeshan e Kumar 2005; Haas e Défago 2005; Beneduzi et al. 2012; Narayanasamy 2013). Sebbene nessuna identificazione dei microrganismi sia stata effettuata da Gravel et al. (2015)), essi riferiscono che gli effluenti ittici hanno la capacità di stimolare la crescita delle piante, diminuire la crescita miceliale di Pythium ultimum e Pythium oxysporum in vitro e ridurre la colonizzazione della radice di pomodoro da parte di questi funghi.

Le informazioni sulla possibile capacità fitosanitaria naturale del microbiota aquaponico sono scarse, ma il potenziale di tale azione protettiva può essere previsto per quanto riguarda diversi elementi già noti nell’idroponica o nell’acquacoltura ricircolata. Un primo studio è stato condotto nel 1995 sull’azione soppressiva o soppressiva promossa dai microrganismi nella coltura priva di suolo (McPherson et al. 1995). La soppressività nell’idroponica, qui definita da Postma et al. (2008)), è stata «riferita ai casi in cui (i) l’agente patogeno non si stabilisce o persiste; o (ii) stabilisce ma provoca pochi o nessun danno». L’azione soppressiva di un ambiente può essere correlata all’ambiente abiotico (ad esempio pH e materia organica). Tuttavia, nella maggior parte delle situazioni, è considerato correlato direttamente o indirettamente all’attività dei microrganismi o ai loro metaboliti (James e Becker 2007). Nella coltura priva di suolo, la capacità soppressiva dimostrata dalla soluzione idrica o dai supporti privi di suolo è esaminata da Postma et al. (2008) e Vallance et al. (2010). In queste recensioni, i microrganismi responsabili di questa azione soppressiva non sono chiaramente identificati. Al contrario, patogeni vegetali come Phytophthora cryptogea, Pythium spp., Pythium aphanidermatum e Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici controllati o soppressi dal microbiota naturale sono descritti in modo esauriente. Nei vari articoli esaminati da Postma et al. (2008) e Vallance et al. (2010), il coinvolgimento microbico nell’effetto soppressivo è generalmente verificato attraverso una distruzione del microbiota del substrato privo di suolo mediante prima sterilizzazione e successivamente seguita da una reinoculazione. Rispetto ad un sistema aperto senza ricircolo, l’attività soppressiva nei sistemi privi di suolo potrebbe essere spiegata dal ricircolo dell’acqua (McPherson et al. 1995; Tu et al. 1999, citato da Postma et al. 2008) che potrebbe consentire un migliore sviluppo e diffusione di microrganismi benefici (Vallance et al. 2010) .

Dal 2010, la soppressività dei sistemi idroponici è stata generalmente accettata e gli argomenti di ricerca sono stati più guidati sull’isolamento e sulla caratterizzazione dei ceppi antagonistici nella coltura priva di suolo con le specie Pseudomonas come organismi principali studiati. Se è stato dimostrato che i sistemi di coltura privi di suolo possono offrire capacità soppressiva, non vi è alcuna dimostrazione simile di tale attività nei sistemi acquaponici. Tuttavia, non vi è alcuna indicazione empirica che non dovrebbe essere il caso. Questo ottimismo nasce dalle scoperte di Gravel et al. (2015) e Sirakov et al. (2016) descritte nel secondo paragrafo di questa sezione. Inoltre, è stato dimostrato in idroponica (Haarhoff e Clasby 1991 citati da Calvo-bado et al. 2003; Van Os et al. 1999) ma anche nel trattamento delle acque per il consumo umano (revisionato da Verma et al. 2017) che filtrazione lenta (descritta nella sezione 14.3.1](./14.3-protezione-da-patogeni-in-aquaponica.md# 1431-Metodi di protezione non biologici-non-biologico-)) e più precisamente una lenta filtrazione della sabbia possono anche agire contro gli agenti patogeni vegetali mediante un’azione microbica soppressiva oltre ad altri fattori fisici. Nell’idroponica, la filtrazione lenta è stata dimostrata efficace contro i patogeni vegetali esaminati nella tabella 14.4. Si presume che l’attività microbica soppressiva nei filtri sia probabilmente dovuta a specie di Bacillus e/o Pseudomonas (Brand 2001; Déniel et al. 2004; Renault et al. 2007; Renault et al. 2012). I risultati di Déniel et al. (2004) suggeriscono che nell’idroponica, il modo d’azione di Pseudomonas e Bacillus si basa rispettivamente sulla concorrenza per i nutrienti e l’antibiotico. Tuttavia, potrebbero essere presenti ulteriori modalità di azione per questi due generi, come già spiegato per Pseudomonas spp. Le specie bacillus_ possono, a seconda dell’ambiente, agire indirettamente mediante biostimolazione vegetale o provocando difese vegetali o direttamente antagonismo attraverso la produzione di sostanze antifungine e/o antibatteriche. Gli enzimi degradanti della parete cellulare, le batteriocine e gli antibiotici, i lipopeptidi (cioè biotensioattivi), sono identificati come molecole chiave per quest’ultima azione (Pérez-García et al. 2011; Beneduzi et al. 2012; Narayanasamy 2013). Tutto considerato, il funzionamento di un filtro lento non è così diverso dal funzionamento di alcuni biofiltri utilizzati in acquaponica. Inoltre, alcuni batteri eterotrofici come Pseudomonas spp. sono già stati identificati nei biofiltri aquaponici (Schmautz et al. 2017). Ciò è conforme ai risultati di altri ricercatori che hanno frequentemente rilevato Bacillus e/o Pseudomonas nei biofiltri RAS (sistema di acquacoltura ricircolato) (Tal et al. 2003; Sugita et al. 2005; Schreier et al. 2010; Munguia-Fragozo et al. 2015; Rurangwa e Verdegem 2015). Tuttavia, finora non è stato effettuato alcun studio sulla possibile soppressione nei biofiltri aquaponici.

Tabella 14.4 Revisione degli agenti patogeni vegetali efficacemente rimossi mediante lenta filtrazione in idroponica

tavolo testata tr class = header» Patogeni patogeni THPlant/th th I riferimenti /th /tr /testata tbody tr class=“dispari» Tdixantomonas campestris/i pv. ipelargonii/i/TD td Marca (2001) /td /tr tr class=“even» TDiFusarium ossisporo/i/td td Wohanka (1995), Ehret et al. (1999) citati da Ehret et al. (2001), van Os et al. (2001), Déniel et al. (2004) e Furtner et al. (2007) /td /tr tr class=“dispari» Tdipythium/I spp. /td td Déniel e altri (2004) /td /tr tr class=“even» Tdipythium aphanidermatum/i/td td Ehret et al. (1999) citati da Ehret et al. (2001) e Furtner et al. (2007) /td /tr tr class=“dispari» Tdiphytophthora cinnamomi/i/td td Van Os et al. (1999), 4 riferimenti citati da Ehret et al. (2001) /td /tr tr class=“even» Tdiphytophthora cryptogea/i/td td Calvo-bado e altri (2003) /td /tr tr class=“dispari» Tdiphytophthora cactorum/i/td td Evenhuis e altri (2014) /td /tr /tbody /tavolo