Le principali anomalie evidenziate nelle nocciole avariate riguardano la presenza di macchie necrotiche, imbrunimenti interni rilevati inseguito al taglio dei frutti e la presenza di marciumi parziali o totali su di essi con conseguente riduzione del prodotto disponibile sul mercato e ingenti perdite economiche. Sulla base di quanto premesso, lo scopo principale di questa tesi è stato quello di identificare e caratterizzare l'agente causale/i dei difetti del nocciolo e di definire un protocollo di gestione del problema, secondo i principi IPM. È stata quantificata l'incidenza dei generi fungini isolati da nocciole provenienti da diverse aree geografiche (Caucaso e Turchia), raccolte in diversi anni e in diverse fasi di crescita della coltura. Diaporthe è stato identificato come il principale genere fungino associato ai difetti della nocciola, e la caratterizzazione molecolare ha confermato il ruolo predominante della specie D. eres. Sono state studiate le caratteristiche ecologiche di questo fungo e l'efficacia in vitro di fungicidi chimici e biologici per controllarne la crescita miceliale, lo sviluppo di picnidi e la formazione di cirri. I risultati ottenuti costituiscono una base per definire linee guida per la corretta gestione della coltura al fine di prevenire la comparsa del patogeno identificato e delle difettosità nelle nocciole / Defects on hazelnuts are responsible for a significant reduction in the availability of high-quality hazelnuts with profound economic impacts. A reduction in the occurrence of defects, based on the identification of causal agents and on their control, is critical to improve the quality of raw nut products and reduce yield losses. Based on this background, the main aim of this thesis was to identify and characterize the causal agent/s of kernel defects in hazelnuts and to define a management protocol, according to IPM principles. Defects affecting hazelnuts are cause of brown spots on the kernel surface and darkening/browning inside the kernel, visible after nuts are half-cut. The incidence of fungal genera in hazelnuts coming from different geographical areas (Caucasus and Turkey), collected in different years at different crop growth stages, was quantified. Diaporthe was identified as the main genus involved in hazelnut defects, and the molecular characterization confirmed the predominant role of D. eres. Its ecological needs were investigated, and the in vitro efficacy of chemical and biological fungicide were screened to control D. eres growth, pycnidial conidiomata development and cirrhi occurrence. This would be an essential tool for a sustainable crop protection approach in this economically important crop

La tesi si basa sui principi della sostenibilità ambientale applicati al settore della viticultura. I principali obiettivi sono: i) analisi della letteratura riguardante gli indicatori agro-ambientali, ii) sviluppo di una metodologia innovativa per valutare l’impatto ambientale della viticultura e, iii) applicazione della metodologia in casi pratici. La parte introduttiva è dedicata all’analisi degli indicatori agro-ambientali e delle relative politiche europee, alle tematiche inerenti il vino sostenibile e i sistemi di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile. Nella seconda parte è presentata una rigorosa e completa metodologia per valutare il livello di sostenibilità in tutte le fasi della produzione di uva, usando sia indicatori agronomici sia l’approccio della valutazione del ciclo di vita (Life Cycle Assessment). Sono state identificate sei categorie di impatto: salute umana, aria, suolo, biodiversità, consumi energetici e uso dell’acqua. Ogni categoria è composta da sotto-indicatori, per un totale di 21 sotto-indicatori, ognuno dei quali avente un punteggio (da 0 a 5) e un peso relativo nel punteggio complessivo di sostenibilità (da 0 a 5). La terza parte riguarda l’applicazione della metodologia in casi studio all’interno del progetto europeo “InnoVine”. Il lavoro di ricerca è stato realizzato seguendo le linee guida di standard internazionali e documentate fonti di letteratura per la valutazione della prestazione ambientale ed elaborando metodologie originali per la raccolta dei dati, la quantificazione degli impatti e l’interpretazione dei risultati. Infine, i risultati ottenuti confermano: i) la validità della metodologia nel calcolare gli impatti delle differenti pratiche viticole sull’ambiente e, ii) la possibilità di implementare la metodologia in un sistema di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile. / The thesis focuses on environmental sustainability principles applied to the viticultural sector. The main goals are: (i) analysis of the literature background on agri-environmental indicators, (ii) development of an innovative methodology to assess environmental impacts of viticulture, and (iii) testing of the methodology in practical cases. The introduction is dedicated to the analysis of the agri-environmental indicators and the related EU policies, sustainable wine issues, and decision support systems for a sustainable viticulture. In the second part, a rigorous and complete methodology is developed to assess the sustainability level of viticulture in all the phases of the grape growing using both agronomic indicators and the Life Cycle Assessment approach. Six impact categories were identified: human health, air, soil, biodiversity conservation, energetic consumptions, and water use. Each category is composed by sub-indicators, for a total of 21 sub-indicators, each of them having a score (between 0 and 5) and a defined weight on the overall sustainability score (between 0 and 5). In the third part, the methodology was tested in practical cases within the European project “InnoVine”. The study is carried out following the guidelines from international standards and from documented literature sources for the assessment of the environmental performance and elaborating original methodologies for the input data collection, the quantification of the impacts, and the interpretation of the results. Finally, the results obtained confirm: i) the methodology validity in quantifying the impacts of different grape production practices on the environment, and ii) the possibility to implement the methodology in a decision support system for a sustainable viticulture.

L’ascomicete Guignardia bidwellii, agente causale del marciume nero della vite, è un patogeno economicamente importante in alcuni areali viticoli. La conoscenza, disponibile sul marciume nero dell’uva, è stata recuperata dalla letteratura, analizzata e sintetizzata per sviluppare un modello meccanicistico del ciclo di vita del patogeno, guidata dalle variabili meteorologiche e dalla fenologia della vite, e basata sull'analisi dei sistemi. Il modello è stato poi valutato per la sua capacità di rappresentare il sistema reale e la sua utilità per la comprensione di epidemie di marciume nero su foglie e grappoli in un vigneto del Nord Italia, nel 2013 al 2015. Successivamente, le mancanze di conoscenza sono state analizzate, studiate e quindi colmate attraverso specifici esperimenti. In un primo passo, le dinamiche dell’inoculo primario e dei modelli di dispersione (di entrambi ascospore e conidi) da mummie svernate sono state studiate in un vigneto sperimentale per tre anni. In un secondo passo, l'effetto della temperatura e dell'umidità sulla formazione di picnidi di G. bidwellii e la successiva estrusione di cirri, nelle lesioni su foglia, la produzione e la germinazione dei conidi (inoculo secondario), e la lunghezza del periodo di latenza sono stati studiati sia in condizioni di campo che in ambiente controllato. In un terzo passo, sono stati condotti studi in ambiente controllato per studiare la produzione di conidi di G. bidwellii sulle lesioni di foglie, influenzata da lavaggi ripetuti e alternando periodi di secco ed umido. Il modello epidemiologico sviluppato in questa tesi può essere utilizzata da viticoltori come strumento predittivo per la pianificazione di trattamenti fungicidi nei vigneti. / The ascomycete Guignardia bidwellii, causal agent of black-rot on grapevines, is an economically important pathogen in some viticultural areas. The available knowledge on black-rot of grape was retrieved from literature, analyzed, and synthesized to develop a mechanistic model of the life cycle of the pathogen, driven by weather and vine phenology, and based on the systems analysis. The model was then evaluated for its ability to represent the real system and its usefulness for understanding black-rot epidemics on leaves and bunches in a vineyard of north Italy, in 2013 to 2015. Thereafter, weaknesses in our knowledge were analysed and studied through specific experiments. In a first step, dynamics of primary inoculum and dispersal patterns (both ascospores and conidia) from overwintered grape mummies were investigated in an experimental vineyard during three years. In a second step, the effect of temperature and humidity on the formation of G. bidwellii pycnidia and the extrusion of cirri in grape leaf lesions, production and germination of conidia (secondary inoculum), and the length of the latency period were studied under both environmental and controlled conditions. In a third step, environmental-controlled studies were conducted to investigate the production course of G. bidwellii conidia on grape leaf lesions as influenced by repeated washing events and alternate dry and wet periods. The model developed in this thesis can be used by vinegrowers as a predictive tool for scheduling fungicide sprays in the vineyards.

Penicillium nordicum è un importante contaminante di salumi, rappresentanando il 10 % e il 26 % della popolazione di Penicillium spp . isolati , rispettivamente dall'aria e dai prodotti carnei stagionati in un'indagine gestita in Italia ( Battilani et al. , 2007). Diverse colonie di P. nordicum isolate dai salumi hanno dimostrato di essere importanti produttori di ocratossina A , OTA ( Sansom e Frisvad , 2004 . Pietri et al, 2006 ; . Battilani et al , 2010). Attualmente, l'impostazione appropriata delle condizioni ambientali (temperatura, umidità relativa e circolazione dell'aria ), è l'unico strumento accettato per impedire la crescita incontrollata di P. nordicum all'interno degli impianti di stagionatura attraverso una accurata analisi dei punti critici di controllo e l’ideazione di un relativo piano HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) ben struttutato ( Asefa et al , 2011; Virgili et al , 2012). Anche se il sistema HACCP è stato applicato con successo nel settore alimentare ci sono rischi per la sicurezza alimentare non attentamente considerati. Questo è particolarmente vero per quanto riguarda i rischi micotossigeni associati ai prodotti alimentari di origine animale. Il termine "rischi micotossigeni" è utilizzato da Asefa et al. ( 2011) per descrivere lieviti patogeni e metaboliti secondari tossici prodotti da specie fungine tossigene che contaminano i prodotti alimentari e incidono sulla sicurezza alimentare. La maggior parte dei piani HACCP nelle attività di trasformazione alimentare, come ad esempio la produzione di formaggi e di prodotti carnei stagionati, tiene in considerazione principalmente il rischio derivante da agenti batterici (Arvanitoyannis e Mavropoulos, 2000; Barbuti e Parolari, 2002) anche se tali prodotti alimentari vengono spesso contaminati da funghi micotossigeni e dai loro metaboliti (Spotti et al 1989; Spotti et al , 2001a; Battilani et al 2007). Pertanto, dovrebbe essere cruciale definire un piano HACCP specificamente incentrato sui rischi micotossigeni. L'identificazione, il controllo e la standardizzazione della micoflora superficie dei salumi è fondamentale per preservare la sicurezza delle produzioni e la salute dei consumatori . Questo è il contesto in cui deve essere valutata l’efficacia e l’affidabilità per l’identificazione delle popolazioni di Penicillium spp di interessante per la produzione alimentare. In questo contesto , il progetto di ricerca di questa tesi di dottorato ha cercato di approfondire le conoscenze su tali tematiche con l'intento di limitare il rischio micotossigeno nella catena di produzione dei prodotti carnei stagionati. Sono stati affrontati i seguenti argomenti: 1 . studio della composizione e dinamica della microflora fungina presente sulla superficie dei salumi (prodotto testato, salame) e l'aria di ambienti di stagionatura tenendo conto dell'influenza di alcuni parametri di processo (inoculo starter, temperatura, fase produttiva). 2 . sviluppo di un metodo MALDI TOF MS per l'identificazione di Penicilium a livello di specie per le prospettive future di screening diretti della microflora presente sui salumi. 3 . confronto e integrazione di diverse tecniche, come l'analisi morfologica, l’analisi molecolare e l’analisi tramite spettrometria di massa, per l'identificazione delle specie di Penicillium presenti nei salumi. 4 . valutazione dei lieviti selezionati, isolati dalla superficie di prosciutto crudo, per competere con P. nordicum ed inibire l'accumulo di OTA nella prospettiva del loro uso come starter superficiali con funzione di agenti di biocontrollo. / Penicillium nordicum is an important contaminant of cured meat products, representing 10% and 26% of the Penicillium spp. isolated, respectively, from the air or the products in a survey managed in Italy (Battilani et al., 2007). Several P. nordicum cured meat isolates proved to be important producers of ochratoxin A, OTA (Sansom and Frisvad, 2004; Pietri et al., 2006; Battilani et al., 2010). Currently, the appropriate setting of environmental conditions (temperature, relative humidity and air circulation), is the only accepted tool to prevent the uncontrolled growth of P. nordicum inside dry-curing plants through a carefully structured Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) plan (Asefa et al., 2011; Virgili et al., 2012). Even if the HACCP system has been successfully applied in the food industry, there are food safety hazards not carefully considered. This is especially true with regard to mycotoxigenic hazards associated with animal food products. The term “mycotoxigenic hazards” is used by Asefa et al. (2011) to describe pathogenic yeasts and toxic secondary metabolites of toxigenic moulds that contaminate food products and affect food safety. Most HACCP plans in food processing activities, such as the production of cheese and dry-cured meat products, considered mainly bacterial agents (Arvanitoyannis and Mavropoulos, 2000; Barbuti and Parolari, 2002), even if such food products get often contaminated with mycotoxigenic fungi and their metabolites (Spotti et al 1989; Spotti et al., 2001a; Battilani et al 2007). Therefore, it should be crucial to define a HACCP plan specifically focused on the mycotoxigenic hazards. The identification, control and standardization of the surface mycoflora of cured meat products is mandatory to preserve the productions safety and the consumers health. This is the context of the effectiveness and reliability evaluation for the Penicillium spp. identification methods of interesting species for food production. In this context, the research project of this PHD thesis tried to fill some gaps of knowledge with the attempt to limit the mycotoxigenic risk in the cured meat products chain. The following topics were faced: 1. study of the composition and dynamic of fungal microflora present on the surface of cured meat products (salami) and the air of seasoning environments taking into account the influence of some process parameters (starter inoculum, curing temperature, stage of seasoning). 2. development of a MALDI TOF MS method for the identification of Penicilium at species level for future direct screening perspectives of the microflora present on cured meat products. 3. comparison and integration of different techniques, as morphological, molecular and mass spectral analysis, for the identification of Penicillium species in cured meat products. 4. evaluation of selected yeasts, isolated from dry-cured ham surface, to compete with P. nordicum and to inhibit OTA accumulation in the perspective of their use as surface starter biocontrol agents.