Mucegaiul strugurilor este unul dintre cei mai importanți agenți patogeni din viticultura japoneză. Agentul patogen al bolii este rezistent la fungicide, iar în ultimii ani, o tulpină de mucegai rezistent la inhibitorul exogen de chinonă fungicid (QoI) a provocat daune pe scară largă în prefectura Yamanashi, făcând titluri. Deși aproximativ 60 de fungicide au fost înregistrate pentru combaterea mucegaiului pufos în Japonia, multe au fost retrase de atunci din cauza apariției populațiilor de patogeni rezistenți. Problemele recente cu rezistența la inhibitorii exogeni de chinonă, amidele de acid carboxilic și inhibitorii de proteine ​​care leagă oxisterolul evidențiază importanța continuă a managementului rezistenței în viticultura japoneză și strategiile de combatere a mucegaiului viței de vie.

… Situată între 20° și 45° latitudine nordică, Japonia împărtășește o locație geografică similară cu alte regiuni majore de cultivare a strugurilor din emisfera nordică. Cu toate acestea, condițiile sale climatice unice, caracterizate de precipitații mari și umiditate de la sfârșitul mai până în august, care coincid cu stadiile fenologice critice ale viței de vie (de la înflorire până la înmulțirea boabelor), fac mediul deosebit de susceptibil la boli fungice și oomicete, printre care mucegaiul pufos este o amenințare semnificativă care necesită măsuri stricte de control la cultivarea strugurilor Vitis vinifera.

Cum mucegaiul a devenit flagelul podgoriilor japoneze

Mucegaiul pufos cauzat de agentul patogen oomicet Plasmopara viticola (Berk. & Curtis) Berl. & De Toni, atacă în primul rând frunzele viței de vie, dar poate ataca și lăstarii, viricile și fructele tinere. Consolidarea leziunilor frunzelor în zone clorotice mari duce la căderea frunzelor, scăderea capacității fotosintetice și, în consecință, alungirea lăstarilor și dezvoltarea boabelor.

În plus, agentul patogen afectează în primul rând ciorchinii tineri de struguri și boabele. Ciorchinii de struguri infectați dezvoltă o decolorare caracteristică de plumb, urmată de ruperea pielii sau zbârcirea și eventuala cădere a boabelor, ducând la pierderi semnificative de producție.

În Japonia, unde V. vinifera a fost introdus din Franța în 1877, infecția cu mucegaiul pufos a fost confirmată pentru prima dată în 1890. Boala a fost remarcată inițial pentru rolul său în accelerarea căderii frunzelor pe viță de vie în perioadele ploioase la sfârșitul lunii august și septembrie. Cu toate acestea, a fost în mare măsură ignorată din cauza lipsei de deteriorare a fructelor, așa cum a fost cazul în alte țări europene.

Introducerea soiului Neo-Muscat cu rezistență scăzută la mucegai în jurul anului 1950 a coincis cu apariția infecțiilor în timpul sezonului ploios de la sfârșitul lunii mai până în iunie. În anii 1970, mucegaiul s-a răspândit atât printre strugurii de masă, cât și printre strugurii de vin în toată Japonia. De atunci, focarele din Japonia au arătat o distribuție bimodală, atingând vârful în iunie și septembrie în condiții de umiditate ridicată (≥70%) și temperaturi cuprinse între 10°C și 32°C.

În mod tradițional, mucegaiul pufos este controlat în principal folosind amestecul Bordeaux și agenți chimici dezvoltați împotriva agenților patogeni fungici.

Oomycetele, deși istoric clasificate ca ciuperci, sunt distincte filogenetic și se reproduc sexual prin oospori produși în frunze. Diferența cheie dintre oomicete și ciuperci este compoziția peretelui celular și a membranei. Pereții celulari fungici conțin în principal chitină, chitosan și glucan, în timp ce pereții celulelor oomicete sunt formați din celuloză și glucan. În mod similar, ergosterolul este sterolul dominant în membranele celulelor fungice, în timp ce oomicetele utilizează în principal colesterolul.

O gamă largă de agenți chimici au fost folosiți pentru a controla bolile strugurilor în Japonia, variind de la compuși tradiționali, cum ar fi fungicidele cu sulfat de cupru și ditiocarbamat, până la fungicide nou dezvoltate din diferite clase chimice.

Acestea includ ftalimide, fosfonați, fenilamide, 2,6-dinitroaniline, cianoacetamid oxime, benzamide, chinone, inhibitori externi de chinonă (QoI), inhibitori de chinonă în interior (QiI), amide ale acidului carboxilic (CAA), izoxazoline piperidinil tiazol izoxazoline, inhibitori de proteina carboxamida și tiazol-binzolici. (OSBPI).

Cronologia fungicidelor în viticultura japoneză

În 1899, amestecul Bordeaux, o combinație de var și sulfat de cupru, a fost introdus și ulterior adoptat în prefectura Yamanashi, principala regiune viticolă a Japoniei. Acest fungicid a rămas singura măsură de control pentru mucegaiul strugurilor până în anii 1960.

Înregistrarea fungicidelor organosulfuroase cu ditiocarbamat, cum ar fi mancozeb și maneb, în ​​1969, a marcat un progres semnificativ în controlul bolii. În 1972, fungicidele chinonice (de exemplu, dithianon) și fungicidele ftalimide (de exemplu, captanul) au fost înregistrate pentru utilizare împreună cu sulfatul de cupru și ditiocarbamații.

În urma aprobării captanului, eforturile s-au concentrat pe introducerea agenților chimici foarte selectivi, ducând la aprobarea fungicidelor fosfonați precum fosetil aluminiu în 1983, atât ca tratamente de sine stătătoare, cât și în combinație cu ftalimide. Acești agenți chimici prezintă moduri diferite de acțiune, reducând probabilitatea dezvoltării rezistenței. Fungicidele cu ditiocarbamat, în special, rămân o piatră de temelie a controlului bolilor datorită spectrului lor larg de activitate împotriva unei game de agenți patogeni ai viței de vie.

Fungicidele fenilamide, dintre care metalaxilul este un exemplu, au fost introduse în 1986. Metalaxilul inhibă creșterea și sporularea miceliului prin perturbarea sintezei

ARN, ADN și lipide prin inhibarea încorporării uridinei. Aceasta a marcat o schimbare către dezvoltarea agenților cu un singur mod de acțiune, ducând la înregistrarea fungicidelor 2,6-dinitroaniline precum fluazinamul în 1990.

Între 1997 și 2001, au fost înregistrate fungicidele QoI famoxadonă și azoxistrobin și fungicidul QiI cyazofamid. Acești compuși exercită acțiune fungicidă prin inhibarea ubichinol oxidazei mitocondriale (situsul Qo) și, respectiv, ubichinonă reductază (situsul Qi).

În 1997, a fost introdus fungicidul CAA dimetomorf, care vizează celuloza sintaza, o enzimă cheie în biosinteza peretelui celular al fungilor. Fungicide CAA suplimentare, bentiavalicarb-izopropil și mandipropamid, au fost înregistrate în 2007 și, respectiv, 2009.

Ulterior, în 2012 și 2014, au fost introduse fungicidul piperidinil tiazol isoxazolin fluopicolid și fungicid tiazol carboxamidă etaboxam, ambele vizând în primul rând diviziunea celulară.

Fluopicolidul perturbă integritatea membranei celulare prin delocalizarea proteinelor asemănătoare spectrinei, în timp ce etaboxam inhibă polimerizarea beta-tubulinei, un proces critic în diviziunea cromozomilor. Utilizarea combinată a fungicidelor CAA și fluopicolide este de așteptat să sporească inhibarea diviziunii celulare prin efecte sinergice.

În 2019, a fost înregistrată oxatiapiprolină, un fungicid OSBPI. Acest compus perturbă homeostazia lipidelor prin inhibarea proteinelor care leagă oxisterolul implicate în transportul lipidelor prin membrane.

Până în prezent, există aproximativ 60 de agenți chimici înregistrați în Japonia pentru controlul mucegaiului strugurilor, oxatiapiprolina fiind cea mai recentă adăugare. Cu toate acestea, mulți dintre acești agenți au fost retrași din programele de control al bolilor din cauza apariției populațiilor rezistente de mucegai pufos.

De exemplu, s-a descoperit că metaraxilul provoacă făinare rezistentă la medicamente a strugurilor în Franța în 1981. În Japonia, a fost observată o scădere a eficacității în 2009 și apariția unor tulpini rezistente în 2010. Din acest motiv, unele amestecuri de metalaxil au fost eliminate din calendarul de combatere a dăunătorilor din 2010.

Dinamica rezistenței mucegaiului pufos pe struguri la fungicide

Introducerea pe scară largă a azoxistrobinei, un fungicid QoI, în Japonia, în jurul anului 2000, a coincis cu preocupările tot mai mari la nivel global și intern cu privire la schimbările climatice. În această perioadă, Japonia a cunoscut temperaturi în creștere și precipitații crescute.

Temperaturile mai ridicate pe timp de noapte asociate cu încălzirea globală accelerată au fost legate de o susceptibilitate crescută a viței de vie japoneze la infecția cu mucegai. Acest lucru a necesitat aplicații multiple de fungicide pe bază de azoxistrobină începând de la jumătatea lunii mai, o perioadă critică pentru dezvoltarea strugurilor.

Cu toate acestea, în același an, rezistența QoI la mucegaiul strugurilor a fost detectată pentru prima dată la populațiile din nordul Italiei și Franța și de atunci a fost confirmată în aproape toate zonele majore producătoare de vin din aceste două țări, reducând dramatic utilizarea fungicidelor QoI pentru controlul mucegaiului.

Un focar sever de mucegai al strugurilor în prefectura Yamanashi în 2010 a evidențiat problemele cauzate de boală, ducând la pierderi economice semnificative pentru viticultorii.

Drept urmare, producția de vin din prefectura Yamanashi a scăzut cu 26 la sută față de anul precedent. Investigațiile ulterioare au arătat că devastarea a fost cauzată de mucegaiul pufos al strugurilor, care este rezistent la fungicide QoI.

Fungicidele QoI au fost înregistrate în Franța și Italia în 1997 și, respectiv, 1998 și apoi lansate în Japonia în 2000. Inițial, nu a existat nicio dovadă de dezvoltare a rezistenței la populațiile japoneze de viță de vie.

Primul raport de rezistență la fungicidul QoI în mucegaiul pufos al strugurilor japonezi a apărut în 2009. Studiile ulterioare au confirmat distribuția pe scară largă a mutațiilor punctiforme în populațiile de mucegai pufos din principalele regiuni de cultivare a strugurilor japoneze.

În Prefectura Yamanashi, rata de detecție a mucegaiului rezistent la QoI a crescut de la 25,3% în 2008 la 56,5% în 2009, indicând o creștere rapidă a prevalenței rezistenței până în 2010. Aceste date sugerează că scăderea producției de vin în Prefectura Yamanashi în 2010 a fost monitorizată de o monitorizare suficientă a rezistenței japoneze în 2010. populațiile de mucegai al viței de vie.

Trebuie remarcat, totuși, că famoxadona exercită o presiune selectivă mai puternică decât azoxistrobina, reducând potențial eficiența amestecurilor cu cimoxanil în atenuarea dezvoltării rezistenței.

Având în vedere natura dominantă a rezistenței QoI, utilizarea fungicidelor QoI pentru controlul mucegaiului strugurilor nu este în prezent recomandată în Japonia.

Dimetomorf, primul fungicid CAA, a fost folosit pentru a controla mucegaiul pufos

nograda de la sfarsitul anilor 1980. Apariția tulpinilor rezistente la CAA a fost documentată pentru prima dată în Franța în 1994, iar detecțiile ulterioare au fost raportate în multe țări europene. Izolatele rezistente la CAA au fost detectate și în țări asiatice, inclusiv în India și China.

Grupul de lucru FRAC CAA recunoaște detectarea frecventă a tulpinilor rezistente în Franța, Germania, Elveția, Italia și alte țări. Cu toate acestea, ei sugerează că fungicidele CAA pot fi încă eficiente atunci când sunt implementate cu pulverizare preventivă atentă.

Notă: Grupul de lucru FRAC CAA a fost înființat în 2005 pentru a dezvolta recomandări generale pentru gestionarea rezistenței fungicidelor oomicete la dimetomorf, flumorf, pirimorf, iprovalicarb, bentiavalicarb, mandipropamidă și valifenalat.

Scăderea rapidă a eficacității fungicidelor CAA poate fi mascată de combinația lor frecventă cu alte fungicide care au moduri diferite de acțiune, cum ar fi fosetil aluminiul.

După introducerea sa inițială pe piață în 1997, dimetomorful a fost interzis pentru utilizare pe fructe, în special pe piersici, în Japonia și aprobat doar pentru utilizare pe struguri. În consecință, utilizarea dimetomorfului în podgoriile adiacente livezilor de piersici a fost limitată sau eliminată în întregime din cauza preocupărilor legate de derivea pulverizării. Cu toate acestea, aprobarea mandipropamidei, un nou fungicid CAA pentru combaterea mucegaiului de piersici, în 2009 a marcat o schimbare semnificativă. Această aprobare a coincis cu eliminarea fungicidelor QoI din ghidurile recomandate pentru gestionarea bolii viței de vie din cauza rezistenței pe scară largă. Ca urmare, utilizarea fungicidelor CAA în câmpurile de struguri a crescut semnificativ.

Până în 2024, viticultura japoneză s-a bazat pe trei fungicide CAA pentru a controla mucegaiul strugurilor: mandipropamid, benthiavalicarb-izopropil și dimetomorf. În special, introducerea mandipropamidei în 2009 în Japonia a coincis cu descoperirea tulpinilor de mucegai rezistente la mandipropamide în Europa.

Acest lucru a provocat discuții în cadrul Grupului de lucru FRAC CAA cu privire la riscul potențial de rezistență la fungicide în populațiile de mucegai japonez al viței de vie, având în vedere recenta introducere a fungicidelor CAA.

Ca răspuns la aceste preocupări, a fost inițiată monitorizarea genetică a mucegaiului rezistent la fungicide în prefectura Yamanashi, regiunea în care a fost recomandată utilizarea fungicidelor CAA. Rezistența la mandipropamidă în P. viticola a fost asociată cu o singură substituție de aminoacid în codonul 1105 al genei celulozei sintetazei PvCesA3. Cu toate acestea, natura recesivă a acestei mutații genetice necesită homozigozitate pentru ca rezistența să apară.

Pe baza acestor cunoștințe, a fost dezvoltat un test ASP-PCR (reacție în lanț de primer-polimerază specifică alelei) pentru detectarea rapidă a mutației genei asociate rezistenței la fungicid CAA la P. viticola. Metoda ASP-PCR este o variantă a metodei PCR care exploatează proprietatea primerilor PCR de a se abate de la ADN-ul șablon în funcție de numărul de nepotriviri dintre primerii PCR și ADN-ul șablon.

Având în vedere aceste cunoștințe, monitorizarea continuă a distribuției și frecvenței genelor de rezistență la fungicide este esențială pentru a gestiona apariția trăsăturilor de rezistență recesivă. Metodele de diagnostic genetic de mare capacitate sunt esențiale pentru o supraveghere eficientă.

Oxathiapiprolin este un fungicid recent introdus în viticultura japoneză pentru combaterea mucegaiului strugurilor. Clasificată ca fungicid OSBPI, oxatiapiprolina vizează proteinele de legare a oxisterolului, care sunt esențiale pentru transportul intracelular al sterolilor, componente cheie ale membranelor celulare și organelelor. Prin inhibarea acestor proteine, oxatiapiprolina perturbă formarea lipidelor, un proces critic pentru întreținerea celulelor, inclusiv semnalizarea membranei intracelulare și biogeneza membranei celulare. Acest lucru inhibă în cele din urmă formarea sporochistului și germinarea sporilor.

Oxathiapiprolin a fost înregistrată și comercializată ca fungicid în Japonia în 2016, după comercializarea sa în Franța și în alte țări europene în 2012.

Potrivit unui studiu FRAC din 2018, o susceptibilitate redusă la oxatiapiprolină a fost documentată în mai multe oomicete, inclusiv agenți patogeni responsabili de mucegaiul târziu al cartofilor și mucegaiul pufos al castraveților. Mai mult, ușurința cu care s-au obținut mutanții rezistenți în studiile de laborator care au implicat oomicetele care provoacă boala ardeiului și a căpșunilor evidențiază susceptibilitatea oomicetelor de a dezvolta rezistență la oxatiapiprolină. Prin urmare, FRAC a clasificat riscul de rezistență la oxatiapiprolină ca moderat sau ridicat.

În prezent, în Japonia nu au existat rapoarte de tulpini de mucegai de struguri rezistente la oxatiapiprolină.

Pentru a reduce riscul de dezvoltare a rezistenței, Japonia a întrerupt utilizarea oxatiapiprolinei ca medicament de sine stătător.

ngicid. În schimb, au fost dezvoltate produse combinate care au inclus oxatiapiprolină fie cu hidrat de famoxadonă, fie cu hidrat de mancozeb.

Strategii de gestionare a mucegaiului pufosului viței de vie, având în vedere riscul de rezistență la patogeni

Evaluarea FRAC din 2019 a clasificat mucegaiul strugurilor ca agent patogen cu risc ridicat de a dezvolta rezistență la fungicide. Apariția și răspândirea rapidă a tulpinilor rezistente au limitat sever opțiunile eficiente de control chimic în viticultura japoneză.

Chiar și oxatiapiprolina, un fungicid mai nou introdus în Japonia, a demonstrat o eficacitate redusă împotriva mucegaiului strugurilor în Europa. Deși nu au fost raportate cazuri de rezistență în Japonia, modelul istoric de dezvoltare a rezistenței sugerează că rezistența la oxatiapiprolină este foarte probabilă.

Pentru a combate rezistența la fungicide, strategiile de control chimic trebuie să îndeplinească două criterii cheie: evitarea rezistenței încrucișate între combinațiile de fungicide și asigurarea reversibilității rezistenței după întreruperea utilizării fungicidelor prin monitorizare.

Cu toate acestea, aceste principii teoretice se confruntă cu probleme practice: multe fungicide comerciale au moduri de acțiune similare, iar moștenirea dominantă a genelor de rezistență în mucegaiul strugurilor împiedică adesea recuperarea susceptibilității fungicidelor chiar și după încetarea utilizării.

O abordare mai practică este diversificarea aplicațiilor fungicide prin utilizarea mai multor agenți cu diferite moduri de acțiune, așa cum sa făcut în ultimii 40 de ani pentru multe culturi din întreaga lume.

De exemplu, fungicidele cu risc de rezistență scăzut, cum ar fi sulfatul de cupru sau ditiocarbamații, servesc ca agenți primari. Fungicidele CAA și oxatiapiprolină pot fi apoi alternate la doi ani în perioadele cu risc ridicat (de exemplu, condiții de umiditate ridicată și temperatură în iunie). Deși această strategie nu poate preveni complet dezvoltarea bolii, ea reduce semnificativ incidența bolii în comparație cu aplicațiile anuale ale acelorași fungicide.

Recomandările japoneze necesită o rotație strictă a fungicidelor din diferite tulpini la fiecare doi ani. Cu toate acestea, menținerea acestui sistem de rotație fără introducerea periodică de noi fungicide va deveni din ce în ce mai dificilă pe măsură ce tulpinile rezistente continuă să apară. Prin urmare, monitorizarea continuă a rezistenței la fungicide rămâne necesară.

Pe de altă parte, conceptul de management integrat al dăunătorilor (IPM) a început să atragă atenția cultivatorilor preocupați de reducerea riscului de mucegai rezistent la fungicide cauzat de agenții chimici.

IPM este un concept de „a lua măsuri adecvate pentru a reduce sau minimiza riscurile pentru oameni și mediu într-o manieră integrată, ținând cont de rentabilitatea, prin utilizarea tuturor tehnologiilor disponibile de gestionare a dăunătorilor”.

În IPM, agenții chimici care au fost utilizați ca agenți primari de combatere a dăunătorilor sunt utilizați doar ca supliment la agenții chimici existenți, permițând o tranziție lină la cultivarea cu fungicide reduse prin reducerea numărului de agenți chimici utilizați fără dificultăți. Acest lucru este de așteptat să reducă apariția ciupercilor și oomicetelor rezistente la medicamente. În viticultura japoneză se dezvoltă și fungicide microbiene împotriva bolilor fungice filamentoase. Monitorizarea mucegaiului și a altor boli în podgorii este esențială pentru utilizarea eficientă a acestor fungicide microbiene.

Pe baza unui articol de Yoshinao Aoki și Shunji Suzuki (Laboratorul de Inginerie Genetică a Fructului, Institutul de Oenologie și Viticultură, Universitatea Yamanashi, Japonia) publicat în revista Agriculture 2025 pe www.mdpi.com.