Fusarium graminearum causa la fusariosi della spiga nei cereali a paglia. Il fungo produce sia conidi che ascospore sui residui della coltura precedente, le ascospore sono prodotte in periteci. La produzione e maturazione di periteci e ascospore in risposta a diverse condizioni di temperatura e umidità relativa sono state studiate. Dato che le condizioni atmosferiche influenzano anche l’umidità del substrato su cui l’inoculo è prodotto, la relazione tra i fattori atmosferici e l’umidità dei residui colturali di mais è stata esaminata. I fattori atmosferici influenzano anche il rilascio delle ascospore. L’effetto della temperatura è stato studiato in vitro. Mediante esperimenti in condizioni naturali, sono state definite regole per l’individuazione di condizioni favorevoli al rilascio di ascospore sulla base di pioggia e deficit di pressione di vapore. La distribuzione delle ascospore e dei conidi all’interno della vegetazione del frumento è quindi stata studiata mediante l’uso di captaspore passivi. Le ascospore possono essere rilasciate e depositarsi sulle spighe in condizioni non favorevoli per la germinazione. La germinazione di ascospore sottoposte a periodi asciutti di diversa durata, e a diverse condizioni di temperatura e umidità relativa durante il periodo asciutto, è stata studiata sia in vitro che in planta. / Fusarium graminearum causes Fusarium head blight of small-grain cereals. The fungus produces conidia and ascospores on the previous crop residues, ascospores are formed in perithecia. Production and maturation of perithecia and ascospores at several temperature and relative humidity conditions were studied. As environmental conditions also influence the moisture content of the substrate on which inoculum is produced, the relationship between environmental factors and moisture of maize residues was assessed. Environmental factors also influence ascospore discharge. The effect of temperature was studied in vitro. Experiments in natural condition allowed to define rules for conditions leading to ascospore discharge, based on rain and vapor pressure deficit. Once discharged, the distribution of ascospores and conidia in the wheat canopy was studied using passive spore traps. Ascospores can be discharged and deposit on wheat spikes also in conditions that are unfavorable for germination. Germination of ascospores incubated in dryness for periods of several length, in several condition of temperature and relative humidity during dryness, was studied both in vitro and in planta.

Fusarium verticillioides è responsabile della fusariosi della spiga in mais e della contaminazione della granella con micotossine. Sono state individuate le regioni geniche e i geni candidati per la resistenza a Fusarium dal confronto tra una linea di mais resistente (CO441) e una suscettibile (CO354), impiegando tre diversi approcci: analisi QTL, analisi trascrittomica (RNASeq) e analisi metabolomica. 184 famiglie F2:3 (CO441xCO354) sono state valutate in due diversi ambienti nell’anno 2011 e inoculate artificialmente con due diverse tecniche (forchetta e stuzzicadente). E’ stata rilevata una significativa variazione genotipica in risposta all’infezione. Sulla base di una mappa preliminare di linkage molecolare contenente 74 marcatori microsatelliti polimorfici, sono stati determinati 8 QTLs comuni alla resistenza alla fusariosi della spiga e alla riduzione della contaminazione da fumonisine. Sono stati considerati geni candidati per la resistenza i geni differenzialmente espressi, risultanti dall’ RNASeq, in semi di mais CO441 prima e 72 ore dopo l’infezione. I metaboliti putativi correlati alla resistenza sono stati rilevati tramite high resolution LC-MS in entrambe le linee di mais. I geni candidati e i metaboliti mappano in pathway coinvolti nei meccanismi di difesa: fenilalanina, tirosina e triptofano biosintesi, fenilpropanoidi e flavonoidi biosintesi, metabolismo dell’acido linoleico e α-linolenico. Abbondanti trascritti derivano dalla biosintesi dei terpenoidi e dei diterpenoidi. Nei geni candidati verranno ricercati polimorfismi fra le due linee di mais e che andranno ad arricchire la mappa di linkage molecolare. / Fusarium verticillioides is responsible for Fusarium ear rot in maize and mycotoxin contamination of grain. Genomic regions and candidate genes for resistance to Fusarium were detected through the comparison of resistant (CO441) and susceptible (CO354) maize lines, by following three different approaches: Quantitative Trait Locus (QTL), transcriptomic (RNASeq) and metabolomic analyses. 184 F2:3 families (CO441xCO354) were evaluated in two different environments in 2011 and artificially infected with two side-needle inoculation methods (pin-bar and toothpick). Significant genotypic variation in response to infection was detected. On the basis of a genetic draft map containing 74 polymorphic SSRs markers, 8 common QTLs for Fusarium ear rot resistance and fumonisin contamination reduction were revealed. Candidate genes for resistance resulted from differentially expressed genes before and 72 hours post infection of CO441 kernels through RNASeq technology. Putative metabolites related to resistance were detected through high resolution LC-MS in both maize lines. Candidate genes and metabolites mapped in pathways involved in defense mechanism: phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis, phenylpropanoid and flavonoid biosynthesis, linoleic and α-linolenic acid metabolism. Abundant genic transcripts derived from terpenoid and diterpenoid biosynthesis. Candidate genes will be screened for polymorphisms between the two maize lines in order to enrich the linkage map.

E’ stata approfondita l’espressione genica complessiva in spighe di mais, in seguito all’ infezione fungina. Nella prima parte del lavoro, sono stati valutati un genotipo di mais resistente ed uno suscettibile a F. verticillioides, campionando le cariossidi 48 ore dopo l’infezione. Sono state identificate circa 800 sequenze differenzialmente espresse e circa il 10% è stato assegnato alla categoria della difesa. Nel genotipo resistente, i geni coinvolti nella difesa hanno mostrato un tipo di risposta basale, mentre in quello suscettibile tali geni rispondevano specificamente all’infezione. Nella seconda parte del lavoro, l’analisi di espressione è stata estesa a fasi precoci e tardive dell’infezione utilizzando un ceppo normale ed uno mutante di F. verticillioides. Numerosi geni risultavano differenzialmente regolati 48 ore dopo l’infezione con entrambi i ceppi. Il ceppo normale era in grado di attivare i meccanismi di difesa prima del mutante. Nella terza parte del lavoro, 10 linee resistenti e suscettibili sono state infettate con 4 specie fungine. In tutti i genotipi l’espressione dei geni coinvolti nella difesa era indotta in seguito all’infezione, ma le linee resistenti presentavano una risposta basale di difesa. / We investigated global gene expression in maize ears at several time points after fungal infection. In the first part of the work, resistant and susceptible genotypes were tested in kernels sampled 48 h after infection with a wild type strain of F. verticillioides. About 800 differentially expressed sequences were identified and nearly 10% assigned to the category cell rescue, defense and virulence. In the resistant genotype, defense-related genes provided basic defense against the fungus, while in the susceptible genotype defense genes responded specifically to pathogen infection. In the second part of the work the expression analysis was extended to early and late phases of infection with a wild type and a mutant strains of F. verticillioides. Kernels were sampled in the area around the point of infection. Most of genes were differentially regulated 48 h after infection with both fungal strains. The wild type strain was able to activate host defense genes before the mutant strain. In the third part of the work, ten resistant and susceptible lines were infected by different fungal species. All genotypes were able to induce the expression of defense genes upon infection, but the resistant lines showed a basal defense response.