A.S.S.A.M.
12 aprile 2013
Rischio micotossine
nella filiera cerealicola marchigiana
Deossinivalenolo su frumento duro: risultati
del monitoraggio nelle Marche
Lucio Flamini (*) (**), Laura Pizzichini (*), Simona Talevi (*)
(*) ASSAM-Regione Marche, (**) Provincia di Ravenna
A.S.S.A.M. - Via dell’Industria, 1 - Osimo Stazione (AN)
Deossinivalenolo su frumento duro: risultati del monitoraggio nelle Marche
La “fusariosi della spiga” del frumento è causata da un
complesso di specie fungine appartenenti al genere Fusarium
in grado di produrre metaboliti tossici sia per le piante, sia per
l’uomo e gli animali
Lo studio riguarda dieci anni di attività per la raccolta di dati
sulla coltura del grano duro nelle Marche riguardanti il clima,
la malattia e le micotossine sulla granella, in una gamma di
condizioni ambientali differenti.
Deossinivalenolo su frumento duro: risultati del monitoraggio nelle Marche
Gli obiettivi principali:
•
Acquisire per ogni campo indagato i dati di comparsa delle malattie
fungine, i dati fenologici della coltura insieme ai dati meteorologici.
•
Raccogliere informazioni sulle principali specie fungine coinvolte
nella Fusariosi della spiga e sulla presenza di micotossine associate;
Le finalità:
•
Disporre di dati ambientali puntuali, localizzati in zone
rappresentative della coltura di grano duro, per sviluppare tecniche
di contenimento dei funghi produttori di micotossine in campo;
•
Migliorare gli aspetti qualitativi e sanitari delle produzioni;
•
Favorire l’uso sostenibile dei fitofarmaci con l’adozione di
sistemi di supporto alle decisioni nella coltivazione del grano duro.
Le attività sono state sviluppate durante il periodo 2002-2011
nell’ambito dei progetti :
•(2000-2005) Progetto Europeo - UE QLK5-2000-01517 RAMFIC,
"Sostenibilità, sicurezza dei prodotti e la qualità nel settore dei cereali:
lo sviluppo di nuovi modelli quantitativi per la valutazione del rischio
per le specie di Fusarium micotossigeni"
(2006-2008) – Progetto Regione Marche, L.R. 37/’99 “Indagine sui
funghi tossigeni nelle colture di cereali e ortofrutta nell’ambiente
produttivo marchigiano”
(2009- 2013) Progetto Europeo - MYCORED, “Nuove strategie
integrate per la riduzione delle micotossine nella filiera cereali”
Hanno contribuito alla realizzazione delle attività:
•ASSAM, Osimo (AN)
•ISPA, CNR di Bari
•Università degli Studi di Napoli “Federico II”
•Università Cattolica del S. Cuore, Piacenza
•CERMIS, Tolentino (MC)
MATERIALI E METODI
Il monitoraggio è stato effettuato su campi di almeno 0,5 ha. distribuiti in
diversi ambienti del territorio regionale;
•I campi sono stati scelti tra aziende cerealicole convenzionali, senza
trattamenti fungicidi nella fase di “antesi”(Non Trattato-NT) al fine di
evidenziare la potenzialità di infezione dei funghi attribuiti alla “fusariosi
della spiga”. Sono stati inoltre monitorati campi trattati con fungicidi
(Trattato-TR) e campi di aziende biologiche (Biologico-BIO).
•Le aziende sono state individuate
tenendo conto della minore distanza
possibile da stazioni meteorologiche
per raccogliere, durante il ciclo
colturale, dati meteo altamente
rappresentativi delle situazione
indagate.
MATERIALI E METODI
Indagini di campo
•I rilievi di campo hanno previsto la registrazione delle principali fasi
fenologiche e dati sulla presenza di malattie nella coltura.
•Al fine di quantificare la presenza di funghi tossigeni e di micotossine
prodotte in ogni campo, alla fine del ciclo colturale, nella fase di
“maturazione fisiologica “, è stato effettuato un prelievo di 300 spighe
con campionamento randomizzato.
•Le spighe raccolte, sono state osservate in laboratorio per la valutazione
visiva della presenza di infezione da parte della fusariosi della spiga. I
campioni sono stati trebbiati con una macchina a postazione fissa per uso
sperimentale.
Sintomi della Fusariosi su spiga
100
OIDIO
fg.bandiera
UMIDITA'
80
60
MATURAZIONE LATTEA
FIORITURA
40
MATURAZIONE CEROSA
MAT.FISIOL.
SPIGATURA
FUSARIOSI
RUGGINE BRUNA
20
0
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 2
M AGGIO
PRECIPITAZIONI
4
6
8 10 12 14 16 18 20
GIUGNO
TEM PERATURA M EDIA
UM IDITA'
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
TEMPERATURA MEDIA (°
C) PRECIPITAZIONI (mm/g)
PRECIPITAZIONI, UMIDITA' E TEMPERATURA MEDIA
Az. ASSAM-Jesi(AN); Maggio - Giugno 2002
MATERIALI E METODI – Indagini di laboratorio
Per ciascuno dei campioni di granella ottenuti sono state prelevate due
aliquote di circa 100 grammi, di cui una per le analisi chimiche sulle
micotossine (NIV, DON, HT-2, ZEN) ed una destinata alle analisi
microbiologiche per i funghi tossigeni, mediante isolamento su substrato
di crescita.
Attraverso la rete agrometeorologica regionale dell’ASSAM sono stati
acquisiti i parametri climatici ( dati orari di Umidità Relativa,
Temperatura e Precipitazioni e Bagnatura fogliare) durante la stagione
vegetativa, con stazioni meteorologiche prossime ai campi monitorati.
MATERIALI E METODI – Indagini di laboratorio
Sul campione raccolto sono state effettuate:
• l’analisi micologica classica su 100 cariossidi per ogni campione
(isolameto di Fusarium su substrato di crescita);
• la quantificazione nella cariossidi, al raccolto, di DNA delle singole
specie di Fusarium mediante l’estrazione del DNA e analisi con
metodica PCR;
• l’analisi dei tricoteceni con il metodo LC-MS/MS (spettrometro di
massa) che permette di determinare contemporaneamente 4 tricoteceni
(NIV, DON, HT-2, T-2)
I dati principali dello studio
•Periodo di indagine: 2002 – 2011
•Località interessate: 24
•Aziende coinvolte: 35
•Campi monitorati : 93
•Stazioni meteo di riferimento: 19
N. Campi/Anno (2002-2011)
17
18
16
14
11
12
11
11
10
10
9
8
8
N. Campi/Anno
8
6
4
4
2004
2005
4
2
0
2002
2003
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Fusariosi della spiga su frumento e micotossine
Principali micotossine da Fusarium
Deossinivalenolo (DON); Nivalenolo (NIV); Zearalenoni (ZEN);
Fusarenone (FUS); Moniliformina(MON); Beauvericina (BEA);
Diacetoxiscirpenolo(DAS); Monoacetil-DON(AcDON)
Fusarium - Micotossine
•F. Avenaceum - MON
BEA
•F. culmorum - DON ZEN NIV
•F. graminearum - DON ZEN NIV FUS AcDON
•F. poae - DAS NIV FUS
Deossinivalenolo (DON): Risultati del monitoraggio
•la micotossina più importante
per diffusione e concentrazione
nelle cariossidi di frumento è il
DON;
•la presenza di DON può essere correlata
positivamente o negativamente alla presenza delle
altre fusarium-tossine;
•la determinazione del DON permette di definire il
livello di rischio di una partita di grano.
Inquadramento territoriale del monitoraggio
L. Flamini
Inquadramento territoriale del monitoraggio
S. Lorenzo in Campo (PU)
Piagge (PU)
24 Località indagate
Sassocorvaro (PU)
Fano (PU)
Serrungarina (PU)
Falcineto (PU)
Casteferretti (AN)
Jesi (AN)
Sirolo (AN)
S. Maria Nuova (AN)
Agugliano (AN)
Osimo (AN)
Recanati (MC)
Montelupone (MC)
Potenza (MC)
Montefano (MC)
Pollenza (MC)
Tolentino (MC)
S. Angelo Pontano (MC)
Castel di Lama (AP)
Carassai (AP)
Cossignano (AP)
Montefiore (AP)
Offida (AP)
Livelli DON su grano duro
alla raccolta
•ALTO: ≥ 1 mg/Kg (ppm)
1,75 ppm : limite per grano duro
e avena non trasformati
•MEDIO: 0,5 – 1 mg/Kg (ppm)
•BASSO: ≤ 0,5 mg/Kg (ppm)
Contaminazione da Fusarium tossigeni e presenza di micotossine
Livelli DON su grano duro
Limite per grano duro e avena non trasformati : 1,75 mg/Kg
Media - campioni (positivi + negativi= 93):
0,21 mg/Kg
Media - campioni (positivi= 47) :
0,43 mg/Kg
Livelli DON su grano duro
Limite per grano duro e avena non trasformati : 1,75 mg/Kg
Media - campioni (positivi + negativi = 93):
0,21 mg/Kg
DON - Media/Anno 2002-2011
2
1,5
Media DON
1
Limite DON 1,75 mg/Kg (ppm)
0,5
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Livelli DON su grano duro
Limite per grano duro e avena non trasformati : 1,75 mg/Kg
Media - campioni (positivi = 47) :
0,43 mg/Kg
DON - Media/Anno (positivi) 2002-2011
2
1,5
Media DON - campi positivi
1
Limite DON 1,75 mg/Kg (ppm)
0,5
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Medie annuali DON (totale campi – campi positivi)
DON - Medie/Anno 2002-2011
2
1,5
Media DON
1
Limite DON 1,75 mg/Kg (ppm)
0,5
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
DON Medie/Anno(positivi) 2002-2011
2
1,5
Media DON - campi positivi
1
Limite DON 1,75 mg/Kg (ppm)
0,5
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Numero di campi con DON negli anni 2002-2011
(i numeri in parentesi sono il totale dei campi monitorati)
Range mg/Kg (ppm) del DON per ciascun anno
2002
2003
2004
2005
0 (4)
2006
0 (8)
2007
2008
2009
2010
2011
4 (11)
11 (17)
7 (11)
10 (10)
7 (11)
positivi (tot)
6 (9)
1 (8)
1 (4)
range mg/Kg
Max
min
3,5
0,02
0,04
0,31
0,40
0,42
2,93
1,02
0,08
0,02
0,04
0,04
0,03
0,13
0,17
0,03
DON per “tipologia” di campo (TR-NT-BIO)
(campioni positivi + negativi)
Media - campioni (positivi + negativi = 93): 0,21 mg/Kg
• Media - campioni “NON TRATTATO” (53): 0,27 mg/Kg
• Media - campioni “TRATTATO” (22):
0,16 mg/Kg
• Media - campioni “BIOLOGICO” (18):
0,13 mg/Kg
DON per “tipologia” di campo (TR-NT-BIO)
(campioni positivi + negativi)
Media - campioni “NON TRATTATO” (53): 0,27 mg/Kg
D O N - M e d i a a nnua l e ( C a mp i N o n T r a t t at i - N T )
1
0,93
0 ,9 1
0,9
0,8
0 ,7
0,6
M ed ia annuale mg / Kg
0 ,5
0,4
0,3
0 ,13
0,2
0,1
0
0,01
2002
2003
2004
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2 (4)
0 (4)
1 (3)
0 (2)
0 (6)
1 (6)
0
0
0,18
0,16
0 ,0 0 6
0
positivi (tot. campi)
2005 2006
2007 2008
2009
2 0 10
2 0 11
2008
2009
2010
2011
4 (8)
4 (6)
8 (8)
4 (6)
DON per “tipologia” di campo (TR-NT-BIO)
(campioni positivi + negativi)
Media - campioni “TRATTATO” (22): 0,16 mg/Kg
D ON - M e d i a a n n u a l e ( C a m p i T r a t t a t i - T R )
0,8
0,62
0,6
Media annuale mg/ Kg
0,4
0,16
0,2
0,13
0,005
0
0
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2002
2003
2004
2005
2006
2007
3 (3)
1 (4)
0 (1)
3 (3)
0,12
0
0
2009
2010
2011
2008
2009
2010
2011
5 (6)
2 (4)
0
positivi (tot. campi)
0 (1)
DON per “tipologia” di campo (TR-NT-BIO)
(campioni positivi + negativi)
Media - campioni “BIOLOGICO” (18):
0,13 mg/Kg
DON - Media annuale (Campi -Bio)
0,4
0,29 0,27
0,3
M edia annuale mg/ Kg
0,2
0,2
0,11
0,10
0,1
0
0
0
0
0
0
2002 2003 2004
2002
positivi (tot. campi)
1 (2)
2003
2005 2006 2007 2008
2009
2010
2011
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
0 (1)
0 (2)
0 (1)
0 (2)
2 (3)
1 (1)
1 (2)
3 (4)
Località: Osimo - Non Trattato (2002 – 2011)
Dettaglio monitoraggio
ANNO
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
mg/Kg
3,5
0
0,04
0
0
0
0
0,42
1,23
0,07
Nel frumento lo
stadio di maggiore
suscettibilità
all’infezione è la
fioritura
Stazione meteo - Campo
Osimo (AN) - Non Trattato
Osimo 2002 - Meteo-Fenologia (Maggio -Giugno)
120
100
80
Antesi (7/5)
60
40
20
0
(limite 1,75gr/Kg)
Te m p. - U m idità
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
01
/0
5/
0
08 2
/0
5/
15 02
/0
5/
0
22 2
/0
5/
29 02
/0
5/
0
05 2
/0
6/
12 02
/0
6/
0
19 2
/0
6/
26 02
/0
6/
02
P ioggia
Campo NT: DON 3,5 gr/Kg
Precipitazione (mm)
Temperatura media (°C)
Umidità relativa (%)
Osimo (AN) - Non Trattato
Osimo 2005 - Meteo-Fenologia (Maggio -Giugno)
120
100
80
Antesi (19/5)
60
40
20
0
(limite 1,75gr/Kg)
Te m p. - U m idità
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
01
/0
5/
0
08 5
/0
5/
0
15 5
/0
5/
22 05
/0
5/
0
29 5
/0
5/
05 05
/0
6/
0
12 5
/0
6/
19 05
/0
6/
0
26 5
/0
6/
05
P ioggia
Campo NT - DON: 0 gr/Kg
Precipitazione (mm)
Temperatura media (°C)
Umidità relativa (%)
Osimo (AN) - Non Trattato
Osimo 2010 - Meteo-Fenologia (Maggio -Giugno)
120
100
80
Antesi (6/5)
60
40
20
0
(limite 1,75gr/Kg)
Te m p. - U m idità
80
70
60
50
40
30
20
10
0
01
/0
5/
1
08 0
/0
5/
1
15 0
/0
5/
22 10
/0
5/
1
29 0
/0
5/
1
05 0
/0
6/
1
12 0
/0
6/
19 10
/0
6/
1
26 0
/0
6/
10
P ioggia
Campo NT: DON 1,23 gr/Kg
Precipitazione (mm)
Temperatura media (°C)
Umidità relativa (%)
Osimo-NT: confronto annate
2002-2005-2010
100
80
60
40
20
Tem
p. - Um
idità
120
Antesi (7/5)
Precipitazione (m m )
Tem peratura m edia (°C)
Um idità relativa (%)
26
/0
6
/0
2
19
/0
6
/0
2
1
2/
06
/0
2
0
5/
06
/0
2
22
/0
5/
0
2
29
/0
5/
0
2
0
15
/0
5/
02
08
/0
5/
02
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
01
/0
5
/0
2
Pioggia
Osimo 2002 - Meteo-Fenologia (Maggio -Giugno)
100
80
60
40
20
Temp. - Umidità
120
Antesi (19/5)
Precipitazione (m m )
Tem peratura m edia (°C)
Um idità relativa (%)
26
/0
6/
05
19
/0
6/
05
12
/0
6/
05
05
/0
6/
05
29
/0
5/
05
22
/0
5/
05
0
15
/0
5/
05
08
/0
5/
05
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
01
/0
5/
05
Pioggia
Osimo 2005 - Meteo-Fenologia (Maggio -Giugno)
100
80
60
40
20
26
/0
6/
10
19
/0
6/
10
12
/0
6/
10
05
/0
6/
10
29
/0
5/
10
22
/0
5/
10
0
Temp. - Umidità
120
Antesi (6/5)
15
/0
5/
10
08
/0
5/
10
80
70
60
50
40
30
20
10
0
01
/0
5/
10
Pioggia
Osimo 2010 - Meteo-Fenologia (Maggio -Giugno)
Precipitazione (m m )
Tem peratura m edia (°C)
Um idità relativa (%)
Condizioni climatiche che predispongono l’insorgenza
delle fusariosi in campo
Temperatura ottimale per l’infezione delle spighe in condizioni di elevata umidità
•F. graminearum;
Rossi, 2006
25-30 °C
•F. avenaceum;
27 °C
•F. culmorum;
28-30 °C
• M. nivale;
18-20 °C
Conteggio percentuale delle colonie isolate da ogni campione
(100 cariossidi piastrate su substrati selettivi)
Osimo - NT
F. poae
F. avenaceum
F. graminearum
F. culmorum
2002
7%
0
17 %
0
2005
0
0
0
0
2010
0
1%
2%
0
Interazione “funghi – micotossine”
( Fusarium graminearum e DON)
Diapositiva 34
A1
Administrator; 08/04/2013
Sintesi dei risultati
La contaminazione da micotossine è stata molto alta nel 2002, molto rara nel
2003 e scarsa nel 2004. In particolare un campo nel 2002 ha mostrato una
contaminazione molto elevata di Deossinivalenolo, giungendo fino a 3,5
mg/kg, valore ben al di sopra dei limiti massimi consentiti dalla Unione
Europea per il frumento duro non processato che è di 1,75 mg/kg.
Nel 2005 e 2006, i campi indagati hanno mostrato di avere una bassissima carica
di contaminazione fungina da Fusarium e una conseguente ridottissima
contaminazione da micotossine.
Nel 2007, 2008 e 2009 la contaminazione da micotossine è stata molto altalenante
in funzione delle condizioni climatiche con alcuni picchi ma sempre al di
sotto di 0,5 mg/kg.
“Nel 2010 tutti i campi monitorati sono risultati contaminati con alcuni casi di
rilievo di cui due hanno di poco superato 1 mg/kg e uno ha raggiunto il
valore 2,9 mg/kg.
Il 2011 è stata una annata con basse contaminazioni anche se presenti in quattro
casi su undici.
Conclusioni
La peculiarità geografica delle Marche, che si pone al il limite
settentrionale delle zone vocate a grano duro, può condizionare
l’aggressività di patologie tipiche di questa coltura.
I dati evidenziano che il “rischio micotossine” nelle Marche deve
essere tenuto sotto controllo e può divenire elevato in
particolari condizioni climatiche , anche in funzione della
giacitura dei terreni, delle tecniche agronomiche e di difesa.
La disponibilità di sistemi di valutazione del “rischio
micotossine” basato sulle relazioni tra clima, malattia e
coltura, possono essere di supporto alle decisioni del tecnico di
fronte a situazioni fortemente variabili di anno in anno
Deossinivalenolo su frumento duro: risultati del
monitoraggio nelle Marche
GRAZIE
PER L’ATTENZIONE
A.S.S.A.M.
12 aprile 2013