A cDNA of 312 bp, similar to polygalacturonase-inhibiting proteins(PGIPs), was isolated by cDNA-amplified fragment lengthpolymorphism (cDNA-AFLP) from pea roots infected with thecyst nematode Heterodera goettingiana. The deduced aminoacid sequence obtained from the complete Pspgip1 codingsequence was very similar to PGIPs described from several otherplant species, and was identical in both MG103738 and Progress9 genotypes, resistant and susceptible to H. goettingiana, respectively.Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR)expression analysis revealed the differential regulation of thePspgip1 gene in the two genotypes in response to wounding andnematode challenge. Mechanical wounding induced Pspgip1expression in MG103738 within 8 h, but this response wasdelayed in Progress 9. In contrast, the response to nematodeinfection was more complex. The transcription of Pspgip1 wastriggered rapidly in both genotypes, but the expression levelreturned to levels observed in uninfected plants more quickly insusceptible than in resistant roots. In addition, in situ hybridizationshowed that Pspgip1 was expressed in the cortical cellsdamaged as a result of nematode invasion in both genotypes.However, it was specifically localized in the cells bordering thenematode-induced syncytia in resistant roots. This suggests arole for this gene in counteracting nematode establishmentinside the root.

Citrus tristeza virus (CTV) is the pathogen causing tristeza diseases in several Rutaceae species and leading to significant economic damage to citrus worldwide. The Ctv locus provides broad spectrum resistance to CTV in Poncirus trifoliata L. Raf. This locus is present also in tolerant and susceptible species, so an epigenetic mechanism of Ctv expression regulation was proposed. Indeed, a difference in plant 24-nt sRNAs distribution corresponding to CTV.20 gene was previously observed in susceptible species following CTV infection. This gene, encoding for a plant virus movement-like protein, was investigated as a candidate gene for CTV susceptibility. Here, we show the presence of differences in methylation status of a specific region of CTV.20 in two susceptible species, sour and sweet orange, following CTV infection. On the contrary, no significant differences were observed in the tolerant Citrange carrizo following the infection. Moreover, a hypermethylation of the whole CTV.20 gene was observed in Citrange carrizo both healthy and infected, and in healthy sour and sweet orange. This preliminary study allows hypothesizing a possible role of methylation in regulation of CTV.20 expression involved in the CTV susceptibility.

Plants adopt sophisticated molecular mechanisms to activate immune response against pathogen and parasite attacks. Immune response in plants is regulated by several low molecular weight molecules known as phytohormones, i.e. salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA) and ethylene (ET) which also regulate many aspects of plant growth, photosynthesis, flowering, reproduction, seed production and response to environmental abiotic challenges. Defense following pest attacks and also colonization from beneficial microorganisms by plants goes through a relatively unspecific response, a basal defense (PTI, PAMPs Triggered Immunity), in which some molecular patterns (PAMPs, Pathogen Associated Molecular Patterns), such as chitin from fungi, peptidoglycans/flagellin from bacteria, and lipochitooligosaccharides from symbionts are recognized in the apoplastic spaces by cell-surface receptors known as NLR proteins (nucleotide binding domain (NDB), leucine-rich repeats (LRR)). However, adapted pathogens can circumvent PTI by delivering effector molecules directly into the cells. Specific effectors can be recognized by resistant plants carrying intracellular NLRs known encoded by resistance genes (R-genes) in the so-called Effector-Triggered Immunity (ETI). ETI is characterized by a Hypersensitive Reaction (HR) in which production of Reactive Oxygen Species (ROS), SA, and antimicrobial enzymes occur leading to tissue necrosis which stops the spread of the infection. Primary infections of necrotrophs in the green parts of the plant produce diffusible immune signals moving upwards to uninfected leaves, which prime plants against subsequent infections by a wide array of biotrophic pathogen/parasites; this defense mechanism has long since been recognized as Systemic Acquired Resistance (SAR). The executors of SAR are the so-called Pathogenesis Related Proteins (PR-proteins). Over-expression of PR-genes is strictly associated with SAR induction in leaves. Our study has proved that SAR can be induced also in roots against soil-borne parasites such as the biotrophic root-knot nematodes (RKNs). SAR can be induced by minimal amounts of exogenously-added SA and natural functional analogs like methyl-SA, or synthetically produced analogs such as benzothiadiazole (BTH) and 2,6-dichloroisonicotinic acid (INA). Research is on-going to monitor some other classes of chemicals, such as strobilurins, used as fungicides at present, as potential inducers of resistance against nematodes and insects. Furthermore, enrichment of soil of potted tomato and egg plants by Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) or antagonistic symbiotic fungi such as some strains of Trichoderma spp., commercially available in mixtures, has been proved to induce resistance (MIR, Micorrhiza Induced Resistance; TIR, Trichoderma Induced Resistance) to RKNs; propagules of Glomus spp. (MIR) mixed with soil induced resistance against the miner insect Tuta absoluta in tomato. MIR has been recognized by over-expression

The legumes are important protein source for the human, animal and soil health.Unfortunately these crops (e.g., chickpea), present low productivity, because of several biotic andabiotic stresses typical of the semi-arid tropical regions where they are mainly cultivated.Among biotic stresses, plant-parasitic nematodes have been estimated to be responsible for a14% loss in annual yield.Root-knot nematodes, included Meloidogyne spp., and cyst-forming nematode (Heteroderaspp.) can attack the legumes plant roots, and their symptoms are a consistent limitation in cropproduction. New improved cultural management practices have been adopted, moreover studies onthe systemic acquired resistance (SAR) in plants, have been routinely use for the defense status ofplants.PR proteins are the downstream components of SAR, being induced in response to attack bypathogens. Host plants are able to coordinate the expression of specific PR genes in response toinfection by nematode, at the molecular level.Interactions studies between legumes and phytoparasitic nematodes have been conducted inorder to 1) find out marker genes to detect the response induced by the nematode stress, 2) identifyand characterize the Pathogenesis Related genes in Apulian ancient varieties of legumes, 3)analyzethe expression of PR genes by means of qRT-PCR, in response to nematode infections.

I nematodi galligeni del genere Meloidogyne sono estremamente distruttivi e difficili da controllare, a causa della loro polifagia e della larga diffusione a livello mondiale. La crescente esigenza di una maggiore sostenibilità ambientale delle produzioni agricole impone la sostituzione dei nematocidi di sintesi tradizionalmente impiegati per il controllo di tali parassiti con prodotti a minore impatto sull'ambiente. I formulati basati su metaboliti secondari ad attività nematocida presenti in numerose specie vegetali offrono una concreta alternativa all'uso dei suddetti pesticidi. In particolare, gli olii essenziali ed i loro costituenti presentano un elevato potenziale applicativo, sia se impiegati direttamente in formulazioni nematocide che per lo sviluppo di analoghi derivati di maggiore efficacia. Vengono qui presentati i risultati di due esperimenti su pomodoro, diretti a verificare comparativamente l'attività nematocida nei confronti del nematode galligeno Meloidogyne incognita di trattamenti al terreno con soluzioni di differenti olii essenziali. Nel primo esperimento sono stati messi a confronto gli olii essenziali di Schinus molle, Cinnamomum camphora, Eugenia caryophillata, Cinnamomum zeylanicum e Citrus aurantium, mentre nella seconda prova sono stati utilizzati gli olii essenziali di due specie di Eucalyptus, E. citriodora e E. globulosus. In entrambi gli esperimenti gli olii sono stati distribuiti in acqua alle concentrazioni di 0,05, 0,1 e 0,2 mg kg-1 di terreno quattro settimane prima del trapianto di pomodoro della cv. Rutgers. Le piante sono state mantenute in serra a 25 °C per due mesi, al termine del quale periodo sono stati rilevati i parametri di crescita delle piante, l'indice di formazione di galle sulle radici e la popolazione del nematode sulle radici e nel terreno. Nel primo esperimento tutti i trattamenti con i cinque olii essenziali, tranne quelli con C. zeylanicum alle dosi di 0,05 e 0,1 mg kg-1 di terreno, hanno significativamente ridotto il numero di uova e larve di M. incognita sulle radici di pomodoro rispetto al testimone non trattato. L'effetto dei trattamenti è risultato meno evidente sulla formazione di galle sulle radici. Gli olii di S. molle e E. caryophillata sono complessivamente risultati più efficaci rispetto agli altri tre olii in prova. Nella seconda prova, tutti i trattamenti con gli olii essenziali di entrambe le specie hanno significativamente ridotto il numero di uova e larve e la formazione di galle sulle radici di pomodoro ed il tasso di riproduzione del nematode rispetto al testimone non trattato. L'olio essenziale di E. citriodora ha complessivamente mostrato un' attività nematocida superiore rispetto a quello di E. globulosus. Gran parte dei trattamenti con i due olii essenziali hanno inoltre indotto uno sviluppo dell'apparato radicale delle piante significativamente maggiore rispetto al testimone non trattato, mentre non hanno avuto alcun significativo effetto sulla parte aerea. I risultati

I nematodi fitoparassiti sono responsabili di perdite rilevanti per la produzione di numerose colture agrarie di rilievo economico, causa l'ampia diffusione e la polifagia delle specie più dannose. Gli oli essenziali di molte "aromatiche" appartenenti alla vasta famiglia botanica delle Lamiaceae hanno già dimostrato di possedere un'elevata attività nematocida e, quindi, un ampio potenziale d'impiego nella preparazione di formulati a maggiore sostenibilità ambientale rispetto ai prodotti nematocidi di sintesi (Isman, 2000; Andrés et al., 2012).Tra le lamiacee, il lavandino (Lavandula hybrida Rev.) occupa un ruolo di rilievo nel mercato mondiale degli aromi e fragranze, dato che i suoi oli essenziali (O.E.), estratti dagli apici fiorali di un gran numero di cultivars, trovano largo impiego nell'industria di saponi, profumi, cosmetici, ecc. Recenti sviluppi nella ricerca sugli O.E. di lavandino ne hanno inoltre dimostrato le proprietà analgesiche, antinfiammatorie, sedative ed antibatteriche, correlate al contenuto dei due maggiori costituenti di tali oli, il linalolo ed il linalil acetato (Lis-Balchin e Hart, 2002). Obiettivo di questo lavoro è stato uno studio preliminare sull'attività nematocida degli O.E. di quattro differenti cultivars di lavandino: Alba, Abrialis, RC (Rinaldi Ceroni) e Sumiens, nei confronti di due nematodi fitoparassiti di grande rilevanza economica, quello galligeno Meloidogyne incognita ed il nematode delle lesioni radicali Pratylenchus vulnus (Perry et al., 2009).

Al genere Cinnamomum (Lauracee) appartengono oltre 300 specie aromatiche arboree ed arbustive, i cui oli essenziali presentano un ampio spettro di attività biologiche, tra cui anche un' attività biocida nei confronti di parassiti e patogeni di piante di interesse agrario. In particolare, gli autori conducono già da alcuni anni studi in vitro ed in vivo sull'attività degli oli essenziali di differenti specie di Cinnamomum nei confronti di nematodi, agenti fitoparassiti responsabili di forti perdite di produzione su colture di rilevante interesse economico. In questo lavoro l'effetto nematocida di differenti dosaggi (50, 100 e 200 ?l kg-1 di terreno) di due oli essenziali commerciali di C. zeylanicum e C. camphora è stato valutato comparativamente sul nematode galligeno Meloidogyne incognita in un esperimento in vaso su pomodoro della cv. Rutgers. Gli oli sono stati applicati in fertirrigazione 4 settimane prima del trapianto. L'esperimento ha previsto 5 ripetizioni di ciascuna tesi, utilizzando terreno non trattato ed un trattamento con il nematocida di sintesi fenamiphos come testimoni. Al completamento del ciclo biologico del nematode sono stati rilevati i parametri di crescita della pianta e la popolazione del nematode sulle radici. Tutti i trattamenti con l'olio essenziale di C. camphora hanno determinato una significativa riduzione della moltiplicazione di M. incognita sulle radici di pomodoro, mentre l'olio di C. zeylanicum è stato efficace solo alla dose più elevata. A tale dosaggio entrambi gli oli sono stati in grado di ridurre la popolazione del nematode a livelli statisticamente non differenti dal testimone chimico. Entrambi gli oli non hanno indotto significative variazioni di crescita delle piante rispetto a quelle non trattate, pur in presenza di una riduzione della biomassa radicale all'aumentare delle dosi. Nel complesso l'olio di C. camphora ha evidenziato un attività nematocida notevolmente più elevata rispetto a quello di C. zeylanicum, risultando dunque più adatto al potenziale sviluppo di formulati innovativi da inserire in strategie di lotta nematocida sostenibili per l'ambiente..

I nematodi fitoparassiti costituiscono una delle principali avversità delle colture agrarie, sia per le perdite di produzione direttamente arrecate che come vettori di patogeni fungini e virus. La drastica revisione europea dei pesticidi ammissibili in agricoltura ha intensificato la ricerca di nuovi formulati a maggiore sostenibilità ambientale, tra cui anche quelli basati su estratti ed olii vegetali. I metaboliti secondari coinvolti nei meccanismi di difesa di numerose specie vegetali costituiscono, infatti, una vasta fonte di nuovi fitofarmaci ad azione nematocida. In particolare, molte specie del genere del genere Artemisia sono già state segnalate per l'attività biocida dei loro estratti e dei relativi componenti. L'attività nematocida di un estratto acquoso di A. annua è stata studiata in una serie di esperimenti in vitro1 su tre specie di nematodi di elevata rilevanza economica, il nematode galligeno Meloidogyne incognita, il nematode cisticolo della patata Globodera rostochiensis ed il vettore di virus della vite Xiphinema index. L'estratto acquoso consisteva principalmente in composti fenolici quali acidi monoacil- e diacilclorogenici, in aggiunta ad acido caffeico. Le larve di M. incognita e G. rostochiensis e le femmine di X. index sono state immerse per 2, 4, 8 e 24 ore nell'estratto acquoso di A. annua a concentrazioni di 500, 250 and 125 ?l ml-1, mentre le masse d'uova di M. incognita e le cisti di G. rostochiensis sono state mantenute nelle stesse soluzioni per tempi di 24, 48, 96 ore e 1 o 2 settimane. L'estratto di A. annua ha mostrato una elevata tossicità nei confronti delle larve di G. rostochiensis ed uno scarso effetto sulla schiusura delle uova della stessa specie. L'effetto biocida dell'estratto è stato viceversa elevato sulle uova di M. incognita, mentre sulle larve è stato evidente solo ai tempi di esposizione più lunghi. La minore suscettibilità all'estratto è stata mostrata da X. index, visto che tassi di mortalità elevati sono stati osservati solo dopo i tempi più lunghi di esposizione alle concerazioni più elevate dell'estratto. Sebbene l'attività nematocida di A. annua vada ancora validata in vivo. I risultati ottenuti sembrano evidenziare buone potenzialità di impiego di tale specie nella formulazione di nuovi preparati nematocidi.

Gli attacchi di nematodi fitoparassiti sono generalmente noti come molto difficili da controllare in gran parte dei sistemi colturali. I formulati di sintesi tradizionalmente impiegati per il controllo dei nematodi sono in via di progressiva sostituzione con strategie di lotta a maggiore sostenibilità ambientale, tra le quali assume crescente importanza l'utilizzo di formulati di origine vegetale. La specie Artemisia annua (Asteracee) è nota per la presenza di numerosi componenti attivi, in particolare sesquiterpeni ad elevata attività biologica. E' stata dunque condotta una serie di esperimenti di laboratorio diretti a verificare l'attività nematocida di un estratto acquoso di A. annua e dei suoi componenti chimici principali, acido caffeico, acido clorogenico e artemisinina, e del derivato emisintetico dell'artemisinina, l'artesunato, nei confronti del nematode galligeno Meloidogyne incognita e del nematode cisticolo Globodera rostochiensis. Le larve di M. incognita e G. rostochiensis sono state esposte per 2, 4, 8 e 24 ore a concentrazioni di 500, 250 e 125 ?g mL-1 dell'estratto acquoso e di acido caffeico e clorogenico e artesunato, nonché di 50 ?g mL-1 di artemisinina. Le masse d'uova di M. incognita e le cisti di G. rostochiensis sono state invece esposte alle differenti concentrazioni dell'estratto per 24, 48, 96 ore ed 1 e 2 settimane. L'estratto acquoso è risultato attivo sulle larve di G. rostochiensis già a brevi tempi di esposizione, mentre la mortalità delle larve di M. incognita è stata elevata solo ai tempi di esposizione più lunghi. Viceversa, l'esposizione all'estratto di A. annua ha limitato notevolmente la schiusura delle uova di M. incognita e molto limitatamente quella delle uova di G. rostochiensis. Le soluzioni di acido caffeico e clorogenico non sono risultate attive sulle larve di M. incognita, mentre hanno determinato una elevata mortalità delle larve di G. rostochiensis già alle concentrazioni più basse. Analogamente, la tossicità dell'artesunato è stata pressochè a su M. incognita ed elevata su G. rostochiensis. L'esposizione alla soluzione di artemisinina è stata letale entro 24 ore per oltre il 50% delle larve di G. rostochiensis, mentre non ha avuto alcun effetto sulle larve di M. incognita. Gli esperimenti condotti sembrano evidenziare per l'estratto di A. annua ed i suoi componenti principali un buon potenziale di impiego nello sviluppo di nuovi formulati nematocidi a ridotto impatto ambientale.

Main conclusion BTH application is effective in root-knot nematode-tomato interaction in a way that involves a delay in the formation of nematode feeding site and triggers molecular responses at several levels. The compatible interaction between root-knot nematodes and their hosts requires the nematode to overcome plant defense systems so that a sophisticated permanent feeding site (giant cells) can be produced within the host roots. It has been suggested that activators of plant defenses may provide a novel management strategy for controlling root-knot nematodes but little is known about the molecular basis by which these elicitors operate. The role of pre-treatment with Benzothiadiazole (BTH), a salicylic acid analog, in inducing resistance against Meloidogyne incognita infection was investigated in tomato roots. A decrease in galling in roots and feeding site numbers was observed following BTH treatment. Histological investigations showed a delay in formation of feeding sites in treated plants. BTH-treated galls had higher H2O2 production, lignin accumulation, and increased peroxidase activity than untreated galls. The expression of two tomato genes, Tap1 and Tap2, coding for anionic peroxidases, was examined by qRT-PCR and in situ hybridization in response to BTH. Tap1 was induced at all infection points, reaching the highest level at 15 dpi. Tap2 expression, although slightly delayed in untreated galls, increased during infection in both treated and untreated galls. The expression of Tap1 and Tap2 was observed in giant cells of untreated roots, whereas the transcripts were localized in both giant cells and in parenchyma cells surrounding the developing feeding sites in treated plants. These results show that BTH applied to tomato plants makes them more resistant to infection by nematodes, which become less effective in overcoming root defense pathway.

Studi epidemiologici hanno dimostrato che il consumo di Brassicaceae è inversamente proporzionale all'insorgenza di tumori al colon, al retto ed allo stomaco. Questa proprietà è legata alla presenza dei glucosinolati (GLS) che rappresentano i metaboliti secondari più studiati in questo gruppo di vegetali. I GLS e/o i loro prodotti di idrolisi, in particolare gli isotiocianati (ITC), oltre a possedere proprietà salutistiche, presentano anche interessanti attività biocide, tra cui quella nematocida contro fitoparassiti del terreno. In questo lavoro vengono presentati i risultati dello studio chimico-analitico di due cultivars di R. sativus, "Boss" e "Defender". In particolare è stato definito il profilo quali- quantitativo in glucosinolati delle parti aeree. Dall'analisi dei GLS (UV; HPLC; ESI/MS) purificati dall'estratto metanolico è emerso che le due cultivars rappresentano chemiotipi diversi. Da un punto di vista quantitativo non sono state riscontrate variazioni significative per quanto riguarda il contenuto totale di GLS: 30.27 ?mol/g dw nella cv Boss; 26.4 ?mol/g dw nella cv Defender. L'osservazione, invece, delle abbondanze dei singoli GLS ha messo in evidenza delle differenze rilevanti. Entrambe le cultivars sono risultate caratterizzate da glucorafanina, glucorafenina e glucorafasatina. Tuttavia nella cv Boss il GLS più abbondate è risultato la glucorafanina (22.6 ?mol/g dw) che nella cv Defender era presente solo in bassa concentrazione (4.38 ?mol/g dw). Nella cv Defender, invece, la glucorafasatina rappresentava il GLS predominante (16.15 ?mol/g dw), presente solo in tracce nella cv Boss (0.21 ?mol/g dw). Il contenuto di glucorafenina è risultato quasi simile nelle due cultivars, pari a 7.46 ?mol/g dw nella cv Boss e 5.87 ?mol/g dw nella cv Defender. Secondo quanto riportato in letteratura, la glucorafasatina è il principale GLS presente nelle parti aeree del Raphanus. Altri GLS caratteristici sono la glucorafenina e la glucoerucina. Al meglio della nostra conoscenza la cv Boss rappresenta un insolito chemiotipo di R. sativus caratterizzato dalla glucorafanina come GLS dominante.1 In questo studio è stata valutata anche l'azione nematocida della biomassa delle due cultivars nei confronti del nematode M. incognita. I risultati hanno dimostrato che la cv Defender è più attiva della cv Boss. L'uso della cv Defender come ammendante ha determinato infatti una riduzione del 64.5 % della formazione di galle ed una diminuzione del 41 % della densità di popolazione del nematode nel terreno. Questo risultato è consistente con l'alta bioattività del 4-metilsulfanil-3-butenil-ITC derivato dall'idrolisi enzimatica in vivo della glucorafasatina, abbondante nella biomassa della cv. Defender e presente in tracce nella cv. Boss.2

Soil amendments with dry top and root material from alfalfa (Medicagosativa) were evaluated for their nematicidal effect on the root-knot nematodeMeloidogyne incognita on tomato either in potting mixes or in field conditions. Allamendments in potting mixes suppressed root and soil population densities of rootknotnematodes compared to nontreated and chemical controls. Amendmentsuppressiveness on M. incognita differed between top and root material and amongrates. In field conditions, soil amendments with 20 or 40 t ha-1 of a pelleted M. sativameal increased tomato crop yield and reduced soil population densities and rootgalling of M. incognita. As saponins were hypothesized to be at least partlyresponsible for the nematicidal activity of Medicago materials, biomolecular aspectsof plant-nematode interaction were preliminarily investigated on M. incognitajuveniles treated with saponins from M. sativa.

Medicago sativa L., alfalfa, is the mostknown plant species within the Medicago genus. Theplant has been extensively studied for its content ofsaponins, mainly consisting of triterpene glycosidesof medicagenic acid, possessing several biologicalproperties including a biocidal activity on differentsoil microorganisms. Phytoparasitic nematodes areresponsible for heavy economic damages to numerousagricultural crops and, due to their large distribution,they are among the most difficult crop pests tocontrol. Attention on environmental safety andhuman and animal health has led to the progressivedismission of many synthetic formulations for thecontrol of those pests and to the search of alternativestrategies, including the use of natural metabolitesfrom plants. Saponins from M. sativa may be goodcandidates for natural nematicide formulations, as inour in vitro studies the saponin mixtures fromM. sativa tissues have been found effective in vitroagainst the virus-vector nematode Xiphinema index,the root-knot nematode Meloidogyne incognita andthe potato cyst parasite, Globodera rostochiensis. Astructure–activity relationship among saponins andrelated prosapogenins and sapogenin, respectively,has also been analyzed. The nematicidal efficacydiffered among the three assayed nematode species,G. rostochiensis being the most susceptible to theactive compounds from alfalfa. The in vitro resultswere also confirmed by experiments in potting mixesinfested by M. incognita or G. rostochiensis andamended with dry top and root material fromM. sativa, and in field trials on M. incognita andcarrot cyst nematode Heterodera carotae withM. sativa pelleted meal. All amendments reducedroot and soil population densities of target nematodespecies compared to non-treated and chemical controls,with a general improvement of plant growth andyield performances.

The role of plant tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1? in genome stability is studied using a Medicago truncatula MtTdp1?-depleted line. Lack of MtTdp1? results in a 39% reduction of methylated cytosines as compared to control. RNA-Seq analyses revealed that 11 DNA transposons and 22 retrotransposons were differentially expressed in the Tdp1?-2a line. And among them all DNA transposons (MuDR, hAT, DNA3-11_Mad) and seven retrotransposons (LTR/Gipsy, LTR/Copia, LTR and NonLTR/L1) were down-regulated, while remaining 15 retrotransposons were up-regulated. Results suggest that the occurrence of stress-responsive cis-elements as well as changes in the methylation pattern at the LTR promoters might be responsible for the enhanced retrotransposon transcription.

The expression pattern of pathogenesis-related genes PR-1, PR-2 and PR-5, considered as markers for salicylic acid (SA)-dependent systemic acquired resistance (SAR), was examined in the roots and shoots of tomato plants pre-treated with SA and subsequently infected with root-knot nematodes (RKNs) (Meloidogyne incognita). PR-1 was up-regulated in both roots and shoots of SA-treated plants, whereas the expression of PR-5 was enhanced only in roots. The over-expression of PR-1 in the whole plant occurred as soon as 1 day after SA treatment. Up-regulation of the PR-1 gene was considered to be the main marker of SAR elicitation. One day after treatment, plants were inoculated with active juveniles (J2s) of M.incognita. The number of J2s that entered the roots and started to develop was significantly lower in SA-treated than in untreated plants at 5 and 15 days after inoculation. The expression pattern of PR-1, PR-2 and PR-5 was also examined in the roots and shoots of susceptible and Mi-1-carrying resistant tomato plants infected by RKNs. Nematode infection produced a down-regulation of PR genes in both roots and shoots of SA-treated and untreated plants, and in roots of Mi-carrying resistant plants. Moreover, in resistant infected plants, PR gene expression, in particular PR-1 gene expression, was highly induced in shoots. Thus, nematode infection was demonstrated to elicit SAR in shoots of resistant plants. The data presented in this study show that the repression of host defence SA signalling is associated with the successful development of RKNs, and that SA exogenously added as a soil drench is able to trigger a SAR-like response to RKNs in tomato. © 2013 BSPP AND JOHN WILEY & SONS LTD.

Le piante hanno sviluppato sofisticati meccanismi molecolari per riconoscere patogeni e parassiti e per attivare una risposta di difesa. Le risposte metaboliche di difesa sono regolate da ormoni vegetali che sono molecole a basso peso molecolare che interagiscono per regolare molti aspetti del ciclo biologico delle piante, quali fotosintesi, fioritura, riproduzione, e risposte alle numerose variazioni ambientali. Tutte le reazioni di difesa delle piante devono essere considerate come parte del metabolismo impiegato per la crescita e la riproduzione, per cui esprimere in maniera costitutiva dei sistemi di difesa va sempre a discapito delle energie impiegate nella crescita, specie se patogeni e parassiti naturali non siano presenti. Dal punto di vista energetico, le piante, come accade per gli animali e l'uomo, preferiscono agire sulla "memoria" immunologica", che nel campo vegetale si presenta col cosiddetto fenomeno del "priming" o immunizzazione. Un attivatore o una prima infezione può "immunizzare" la pianta e farla rispondere in maniera più efficace e rapida ad una seconda infezione di patogeni e parassiti che possono essere diversi da quelli che hanno operato la prima. Agenti che causano necrosi a causa della risposta organizzata dalla resistenza genetica verticale (causata da un solo gene di resistenza - geni R), possono immunizzare la pianta in maniera sistemica e duratura per infezioni secondarie per un largo spettro di patogeni; tale infezione sistemica è chiamata Resistenza Sistemica Acquisita (SAR). La SAR è attivata dalla rete di segnali biochimici che fa capo all'acido salicilico (SA-signaling pathway), un importante ormone vegetale. Altri ormoni vegetali come acido jasmonico ed etilene (JA/ET-signaling pathway) inducono un altro tipo di resistenza, chiamata Resistenza Sistemica Indotta (ISR). La SAR è efficace contro patogeni e parassiti emibiotrofi e biotrofi, tra cui i nematodi endoparassiti sedentari (Meloidogyne, Globodera, Heterodera). Il presente studio, frutto di molti anni di ricerca, ha rivelato che la SAR può essere indotta da trattamenti esogeni di fitormoni (SA, MetSA), da trattamenti di analoghi funzionali di sintesi del SA (BTH, INA), ma anche da trattamento del terreno con organismi micorritici, ed in particolare con funghi arbuscolari micorritici (AMF). L'innesco della SAR dopo l'inoculo dei nematodi veniva monitorato attraverso il rilevamento dell'espressione di geni markers (qt,RT-PCR). L'innesco della SAR era seguito da un decremento della suscettibilità delle piante ai nematodi, rilevata tramite numerosi parametri del livello di infestazione. Tali trattamenti devono essere preventivi e la loro efficacia è stata provata essere strettamente dipendente dalla dose, calcolata in base al peso della pianta trattata, e dalla tecnica di approvvigionamento. Le metodiche provate sono state: i) trattamento del suolo in vaso (soil-drench); ii) immersione di piantine in soluzioni/sospensioni di prodotti (root dip); iii) tratt

A survey was conducted in 16 fields cultivated with broad bean (Vicia faba L.) and garden pea (Pisum sativum L.) in nine localities of Apulia, southern Italy, to determine whether annual weeds were susceptible to the pea cyst nematode (PEACN), Heterodera goettingiana, and could therefore serve as alternate host for the nematode. The results of this study showed that black medick (Medicago lupulina L.) is a good host for the nematode increasing its population levels in the soil in the absence of the primary hosts. The identity of the PEACN was confirmed by integrative taxonomic approaches (classical, and molecular), resulting identical in all cases (broad bean and garden pea, as well as the spontaneous black medick infections). The phylogenetic analyses using ITS and coxI gene regions strongly support the identification of the populations of H. goettingiana from Italy. Also, ITS and coxI gene sequences were obtained from the same cyst, confirming the species identity in comparison to other nematodes and populations in the Goettingiana group, demonstrating that ITS and coxI gene regions of the PEACN are suitable molecular markers for accurate and unequivocal identification of the PEACN. Reproduction and histopathological analyses demonstrated a good host-suitability of black medick to the PEACN. This record enlarges the relatively narrow host-range of the pea cyst nematode and indicates the need to control M. lupulina to avoid the increase of the nematode population in the absence of the main host crop.

Management of plant parasitic nematodes with nematode predators, parasites or antagonists is an eco-friendly approach that may avoid the problems arisen by the use of toxic chemicals. Fungi belonging to Trichoderma spp. are well known in literature for their role in control of plant parasitic nematodes. Root-knot nematodes (RKNs), Meloidogyne spp., are obligate parasites that cause the formation of familiar galls on the roots of many cultivated plants. The interaction between the M. incognita motile second stage juveniles (J2s) and the isolate ITEM 908 of Tricoderma harzianum was examined in its effect on the nematode infestation level of susceptible tomato plants.To gain insight into the mechanisms by which ITEM 908 interacts with nematode-infected tomato plants, the expression patterns of the genes PR1 (marker of Salycilic Acid-depending resistance signalling pathway) and JERF3 (marker of the Jasmonic Acid/Ethylene-depending resistance signalling pathway) were detected over time in: i) untrreated roots; ii) roots pre-treated with the fungus;- iii) roots inoculated with the nematode; iv) pre-treated and inoculated roots.Infestation parameters were checked in untreated plants and plants treated with the fungus to test the effect of the fungus on nematode infestation level and to compare this effect with the expression of the genes PR1 and JERF3, involved in induced resistance.

Gli approcci metagenomici consentono oggi di tipizzare e valorizzare il patrimonio genetico autoctono attraverso la caratterizzazione dettagliata e concisa della variabilità in loci di particolare interesse. Fondamentale è peraltro la necessità di rivelare e studiare la biodiversità sia intesa come valorizzazione delle risorse genetiche di colture mediterranee sia come interazioni tra ospite, endofiti, agenti di controllo e agenti nocivi (virus e nematodi) per una spiccata sostenibilità ambientale della protezione e della conservazione del germoplasma autoctono. Il presente studio pone l'attenzione sulle varietà antiche: piante adattate alle condizioni climatiche di un dato territorio e che contribuiscono incisivamente al mantenimento della sua biodiversità. Inoltre, tra gli agenti patogeni, i nematodi fitoparassiti sono responsabili di ingenti perdite di produzione agricole a causa della limitata disponibilità di efficaci mezzi di lotta. L'identificazione di geni di resistenza a questi patogeni resta il luogo privilegiato del loro controllo e del miglioramento genetico delle varietà ad essi attualmente suscettibili.Nel presente lavoro si ricorre alla metagenomica al fine di verificare l'esistenza in varietà locali di Cicer arietinum di un meccanismo di resistenza a nematodi cisticoli precedentemente individuato in soia. La metodologia prevede l'individuazione di SNPs funzionali attraverso un approccio NGS (next generation sequence)-assisted. Oligonucleotidi degenerati e contenenti specifici barcodes sono stati opportunamente disegnati e validati sulla varietà locale "Cece rosso di Gioia del Colle" (provincia di Bari). Al campionamento in campo rappresentativo della popolazione, segue l'estrazione dell'RNA totale, la sintesi del cDNA e la generazione delle librerie di ampliconi sequenziabili mediante piattaforma Illumina. L'analisi della variabilità ai loci sequenziati consente di rivelare la presenza o l'assenza della resistenza ai nematodi cisticoli nell'ambito della popolazione di piante. L'esatta individuazione dell'eventuale individuo resistente è attualmente ancora in fase di studio.La metodologia ivi presentata contiene aspetti innovativi, versatili, ad un costo tale da poter essere applicata su materiale proveniente da diverse aree geografiche ed in vivaio, in campo, in serra. Sfrutta inoltre la potenzialità delle NGS di analizzare contemporaneamente un numero molto elevato di plantule consentendo di individuare l'organismo resistente anche se questo è rappresentato in bassa percentuale all'interno di un pool. Lo strumento potrebbe anche generare interesse nelle aziende sementiere e vivai per la selezione genetica NGS-assisted, per individuare semi che produrranno piante resistenti a nematodi fitopatogeni o ad altri patogeni che hanno un elevato impatto sull'erosione di varietà antiche.

L'articolo illustra gli obiettivi ed i risultati più salienti relativi al PSR Regione Puglia progetto SaVeGraINPuglia.

Genetic engineering for improvement of the recalcitrant crop chickpea (Cicer arietinum L.) was largely restricted by the lack of an efficient regeneration system. In vitro regeneration in two Egyptian chickpea varieties, Giza 531 and Giza 4 was achieved by direct organogenesis. A variety of embryo explants and different types and concentrations of growth regulators were investigated for maximum efficiency of shoot and root regeneration. Embryo axes with the adjacent part of cotyledon proved to be the most promising type of explant for shooting and rooting responses. 6-Benzylaminopurine (BAP) and indole-3-butyric acid (IBA) were found to induce the highest percentages of shoot initiation and root formation, respectively. Although the Giza 531 variety produced a better response than the Giza 4 for shoot formation, it displayed lower performance for root induction. It would be rewarding if this optimized regeneration protocol paved the way toward the genetic improvement of the Egyptian chickpea.

KEY MESSAGE: Salicylic acid-signaling pathway and ethylene biosynthesis were induced in tomato treated with Trichoderma harzianum when infected by root-knot nematodes and limited the infection by activation of SAR and ethylene production. Soil pre-treatment with Trichoderma harzianum (Th) strains ITEM 908 (T908) and T908-5 decreased susceptibility of tomato to Meloidogyne incognita, as assessed by restriction in nematode reproduction and development. The effect of T. harzianum treatments on plant defense was detected by monitoring the expression of the genes PR-1/PR-5 and JERF3/ACO, markers of the SA- and JA/ET-dependent signaling pathways, respectively. The compatible nematode-plant interaction in absence of fungi caused a marked suppression of PR-1, PR-5, and ACO gene expressions, either locally or systemically, whilst expression of JERF3 gene resulted unaffected. Conversely, when plants were pre-treated with Th-strains, over-expression of PR-1, PR-5, and ACO genes was observed in roots 5days after nematode inoculation. JERF3 gene expression did not change in Th-colonized plants challenged with nematodes. In the absence of nematodes, Trichoderma-root interaction was characterized by the inhibition of both SA-dependent signaling pathway and ET biosynthesis, and, in the case of PR-1 and ACO genes, this inhibition was systemic. JERF3 gene expression was systemically restricted only at the very early stages of plant-fungi interaction. Data presented indicate that Th-colonization primed roots for Systemic Acquired Resistance (SAR) against root-knot nematodes and reacted to nematode infection more efficiently than untreated plants. Such a response probably involves also activation of ET production, through an augmented transcription of the ACO gene, which encodes for the enzyme catalyzing the last step of ET biosynthesis. JA signaling and Induced Systemic Resistance (ISR) do not seem to be involved in the biocontrol action of the tested Th-strains against RKNs.

Il pre-trattamento radicale di piante di pomodoro con i due ceppi di Trichoderma harzianum ITEM 908 (T908) e T908-5 ha indotto una minore suscettibilità delle piante al nematode galligeno Meloidogyne incognita, indicata da una limitazione della riproduzione e del numero di nematodi che si sono sviluppati nelle radici. La possibilità che tale minore suscettibilità potesse essere causata da un'induzione delle difese della pianta è stata verificata misurando localmente nelle radici e sistemicamente nelle foglie l'espressione dei geni PR-1 e JERF3, marcatori delle vie molecolari di segnalazione dipendenti rispettivamente dall'acido salicilico (SA) e dall'etilene/acido jasmonico (ET/JA),. Nella normale reazione compatibile tra piante non trattate e nematodi si registrava una forte soppressione dell'espressione del gene PR-1, sia localmente che sistemicamente, e una maggiore espressione del gene JERF3, anche se solo nelle radici. Al contrario, quando le piante erano pre-trattate con i ceppi di Trichoderma, l'espressione del gene PR-1 non veniva più repressa dall'infezione dei nematodi, mentre non si osservava nessun effetto sull'induzione dell'espressione di JERF3. Nelle piante trattate con T908-5 veniva osservato addirittura un aumento dell'espressione di PR-1 dopo l'infezione. Negli stadi più precoci della colonizzazione delle radici da parte di Trichoderma (un giorno dopo il trattamento) e in assenza di infestazione di Meloidogyne si registrava un' inibizione sistemica di entrambe le vie di segnalazione. Al 5° giorno dopo il trattamento la via di segnalazione SA-dipendente era ancora inibita, mentre quella legata a ET/JA non era differente rispetto alle piante non trattate. Dal momento che l'infezione del nematode a radici di piante pre-trattate con i funghi antagonistici induce invece che reprimere l'espressione del gene PR-1, è pensabile che in presenza dei Trichoderma la pianta risponda all'attacco del nematode attivando meccanismi di Resistenza Sistemica Acquisita (SAR). E' ipotizzabile che l'interazione iniziale tra radici di pomodoro e i ceppi di Trichoderma usati in questo studio inizializzi (effetto "priming") le piante per la SAR, con la conseguenza che la difesa contro l'attacco del nematode risulta più rapida ed efficace che nelle piante non trattate, limitando così l'attacco dei nematodi. Tale immunizzazione dura nel tempo, dato che l'effetto del trattamento si protrae sino all'attacco della seconda generazione di larve che si schiude nel terreno 30 giorni dopo l'inoculo della prima generazione. La seconda generazione è in grado di penetrare nelle radici e svilupparsi, ma non è giunta a riproduzione negli esperimenti condotti, in quanto le piante sono raccolte 40 giorni dopo l'inoculo. La totalità delle larve penetrate e sviluppate nelle radici è stata calcolata essere il 30-35% inferiore nelle piante trattate con i due ceppi di Trichoderma rispetto a quelle non trattate.

Il pre-trattamento radicale di piante di pomodoro con i due ceppi di Trichoderma harzianum ITEM 908 (T908) e T908-5 ha indotto una minore suscettibilità delle piante al nematode galligeno Meloidogyne incognita, indicata da una limitazione della riproduzione e del numero di nematodi che si sono sviluppati nelle radici. La possibilità che tale minore suscettibilità potesse essere causata da un'induzione delle difese della pianta è stata verificata misurando localmente nelle radici e sistemicamente nelle foglie l'espressione dei geni PR-1 e JERF3, marcatori delle vie molecolari di segnalazione dipendenti rispettivamente dall'acido salicilico (SA) e dall'etilene/acido jasmonico (ET/JA),. Nella normale reazione compatibile tra piante non trattate e nematodi si registrava una forte soppressione dell'espressione del gene PR-1, sia localmente che sistemicamente, e una maggiore espressione del gene JERF3, anche se solo nelle radici. Al contrario, quando le piante erano pre-trattate con i ceppi di Trichoderma, l'espressione del gene PR-1 non veniva più repressa dall'infezione dei nematodi, mentre non si osservava nessun effetto sull'induzione dell'espressione di JERF3. Nelle piante trattate con T908-5 veniva osservato addirittura un aumento dell'espressione di PR-1 dopo l'infezione. Negli stadi più precoci della colonizzazione delle radici da parte di Trichoderma (un giorno dopo il trattamento) e in assenza di infestazione di Meloidogyne si registrava un' inibizione sistemica di entrambe le vie di segnalazione. Al 5° giorno dopo il trattamento la via di segnalazione SA-dipendente era ancora inibita, mentre quella legata a ET/JA non era differente rispetto alle piante non trattate. Dal momento che l'infezione del nematode a radici di piante pre-trattate con i funghi antagonistici induce invece che reprimere l'espressione del gene PR-1, è pensabile che in presenza dei Trichoderma la pianta risponda all'attacco del nematode attivando meccanismi di Resistenza Sistemica Acquisita (SAR). E' ipotizzabile che l'interazione iniziale tra radici di pomodoro e i ceppi di Trichoderma usati in questo studio inizializzi (effetto "priming") le piante per la SAR, con la conseguenza che la difesa contro l'attacco del nematode risulta più rapida ed efficace che nelle piante non trattate, limitando così l'attacco dei nematodi. Tale immunizzazione dura nel tempo, dato che l'effetto del trattamento si protrae sino all'attacco della seconda generazione di larve che si schiude nel terreno 30 giorni dopo l'inoculo della prima generazione. La seconda generazione è in grado di penetrare nelle radici e svilupparsi, ma non è giunta a riproduzione negli esperimenti condotti, in quanto le piante sono raccolte 40 giorni dopo l'inoculo. La totalità delle larve penetrate e sviluppate nelle radici è stata calcolata essere il 30-35% inferiore nelle piante trattate con i due ceppi di Trichoderma rispetto a quelle non trattate.

Phytoparasitic nematodes can be strongly destructive and extremely difficult to manage due to their poliphagy and worldwide spread. Plant-derived compounds can represent an environmentally sustainable alternative to chemicals for the control of these plant pests, due to the presence of nematicidal secondary metabolites in many botanical families (1). The essential oils from a large variety of plants have been already demonstrated for their high toxicity on phytonematodes, mainly root-knot species (2, 3), though the nematicidal potential of many other plant essential oils is still to be investigated and commercially exploited. Lavender hybrids or lavandins (Lavandula hybrida Rev.; Lamiaceae family) rank among the most economically important crops within the worldwide flavor and fragrance market. Their essential oils, extracted from flowering tips of a huge number of cultivars are widely used in soaps, cosmetics, perfumes, but recent developments in research have suggested a higher applicative potential of lavandin essential oil as a consequence of proven in vivo and in vitro analgesic, anti-inflammatory, sedative and antibacterial properties. The aim of this work was a preliminary assessment of the biocide activity of essential oils from lavandin varieties RC, Sumiens, Abrialis and Alba against two economically relevant phytonematode species, i.e. the root-knot nematode Meloidogyne incognita and the root-lesion nematode Pratylenchus vulnus. The four essential oils were obtained by a 2 h steam distillation of freshly collected apical flowering parts of each lavandin variety. Batches of about 100 specimens of infective stages of M. incognita and P. vulnus were exposed to 100, 50, 25 and 12.5 ?l ml-1 solutions of each essential oil for 4, 8 and 24 h, assessing their viability after each exposure time. All the tested oils resulted highly active on P. vulnus, as 45 - 62% mortality rates occurred even after a 4 h exposure to the lowest concentrations and up to 90% of nematode specimens died after a 24 h treatment with the 100 ?l ml-1 oil solutions. Juveniles of M. incognita were found less sensitive than P. vulnus, mainly at the shorter times of exposure to the lower oil rates. Biocidal effect of L. hybrida oils was strictly dose and time related for both nematode species. Among the four lavandin cultivars, oil of Alba and RC were the most toxic to P. vulnus and M. incognita, respectively, whereas the oil of Abrialis was the less effective on both nematode species. Essential oils of L. hybrida demonstrated a high potential for the formulation of new environmentally safer nematicides, as highly and promptly active also at very low application rates.

Nematotoxic effect of an aqueous extract of Artemisia annua and its components caffeic acid, chlorogenic acid (5-caffeoylquinic acid, 5-CQA), artemisinin and the related semi-synthetic artesunate, was investigated on the root-knot nematode Meloidogyne incognita and the potato cyst nematode Globodera rostochiensis and on the virus-vector dagger nematode Xiphinema index. Juveniles of M. incognita and G. rostochiensis and females of X. index were exposed to 500, 250 and 125 mu l ml-1 solutions of the A. annua aqueous extract, caffeic acid, chlorogenic acid and artesunate and to 50 mu l ml-1 solution of artemisinin for 2, 4, 8 and 24 h. Egg masses of M. incognita and cysts of G. rostochiensis were exposed for 24, 48, 96 h and 1 or 2 weeks only to the extract solutions. Aqueous extract was highly effective on G. rostochiensis juveniles, whereas M. incognita juveniles were affected only at long exposure times. Adversely, egg hatch inhibition was strong on M. incognita and poor or minimal on G. rostochiensis. Females of X. index were sensitive only to long exposures to the highest extract concentration. Both caffeic and chlorogenic acid did not affect juveniles of M. incognita but were highly active on G. rostochiensis juveniles and X. index females even at the lowest concentration. Artesunate toxicity was almost zero on M. incognita and low on X. index females, but high on G. rostochiensis juveniles. Artemisinin solution was lethal to more than 50 % of G. rostochiensis juveniles within 24 h, but did not affect M. incognita juveniles and X. index females. Results suggest different roles of the tested compounds in the biocidal activity on each target nematode species. The extract of A. annua and its main phytochemicals seem to have a potential to be developed into new nematicidal formulates, though their activity should be validated in the soil.

Brassicaceae Burnett (syn. Cruciferae A. L. de Jussieu) include many important economic plants used as edibile or ornamental. They are commonly known as the "mustard" plant family due to the sharp, potent flavour of their main metabolites, the glucosinolates (GLSs) which contain sulfur. Glucosinolates coexist in vivo with glycosylated thioglucosidases, myrosinase(s), responsible of their hydrolysis with the production of bioactive cognate isothiocyanates (ITC). GLSs and ITCs function as defence bioactive metabolites against plant pathogens, insects and herbivores. The present review paper focus on GLSs role as bionematicides. The current knowledge on the efficacy of these phytochemicals against the most common phytoparasitic nematodes affecting crops of agriculture importance such as tomato, potato and grapevine is reported. Data from our ongoing research on the in vitro biocidal activity of glucosinolate extracts, and their main components, against the virus-vector nematode Xiphinema index Thorne & Allen and the carrot cyst nematode Heterodera carotae Jones are also described.

This research carried out an accurate identification of the root-knot and cyst-forming nematode species parasitizing white clover at the Laceno Lake area in Southern Italy. Two species, the root-knot nematode Meloidogyne hapla and the cyst nematode Heterodera daverti were identified by integrative taxonomic approaches (classical, isozyme pattern, and D2-D3 expansion segments of 28S rRNA, ITS rRNA and coxI of mtDNA gene sequences) and found parasitizing white clover roots. These nematodes were detected in stunted plants with a reduced number of rhizobium nodules and the host suitability was confirmed by the high nematode population densities ranging from 53 to 2350 eggs and J2s per g of fresh roots for M. hapla, and 1.36 eggs and J2s/cm³ of soil for H. daverti; and cyst nematode females were also detected on the roots of clover. The studies on the host-parasite relationships of nematode-feeding sites in white clover roots infected by these nematodes showed a high susceptible response. Meloidogyne hapla and H. daverti infections were also observed on nitrogen-fixing root nodules of white clover, where well established feeding sites allowed active nematode reproduction. Histological examination of nitrogen-fixing root nodule tissues revealed that the nematodes established their permanent feeding sites in the vascular bundles of nodules which appeared enlarged deformed and disorganised by the expansion of nematode feeding cells (giant cells and syncytium) and hyperplasia of the nodule cortex. Additionally, coxI of mtDNA gene is an efficient barcoding sequence for discriminating the identification of H. daverti from H. trifolii.

Nematodes of the genus Meloidogyne are obligate parasites that infect a wide range of different crops in all agricultural regions worldwide and cause significant losses of both yield and quality of produce. Trichoderma spp. have long been known to be a feasible biological alternative to chemicals for control of several soil-borne plant pathogens. More recently, it has been shown that Trichoderma spp. may be effective also in control of plant parasitic nematodes. However, very little is known on the mechanism(s) by means of which these antagonistic fungi can limit nematode infestation. In order to assess the capability of the antagonistic strain T. harzianum ITEM 908 to elicit resistance to M. incognita in tomato plants, we investigated the expression of the genes PR-1 (marker of the salicylic acid-depending resistance signalling pathway, SAR) and JERF3 (marker of the jasmonic acid/ethylene-depending resistance signalling pathway, ISR) during the interaction between ITEM 908 and M. incognita on susceptible tomato plants. Our findings suggest that jasmonic acid/ethylene-mediated resistance to M. incognita, is induced in tomato roots by treatment with T. harzianum ITEM 908, whereas, salicylic acid-mediated resistance, seems not to be involved in the interaction between this strain and tomato plants, at least in the roots. We also investigated the effect of T. harzianum ITEM 908 on infestation parameters, such as egg mass production, female fecundity and reproduction potential of M. incognita on the infested tomato roots. The presence of a suitable amount of T. harzianum ITEM 908 in soil (106 CFU/g of rhizosphere soil) significantly reduced all of the infestation parameters investigated. It is still to be established whether nematode infestation is reduced by ISR induction in roots or by a putative nemato-static and/or nemato-toxic activity of ITEM 908 in the soil, or a combination of both.

Nitric oxide (NO) has been shown to be an essential regulatory molecule in plant response to pathogen infection in synergy with reactive oxygen species (ROS). At the present, nothing is known about the role of NO in disease resistance to nematode infection. To investigate the key components involved in oxidative and nitrosative metabolism, experiments were carried out at different infection times by using a resistant tomato cultivar with different sensitivity to avirulent and virulent populations of the root-knot nematode Meloidogyne incognita. We analyzed the superoxide radical (O2.-) production, hydrogen peroxide (H2O2) content, and nitric oxide synthase (NOS)-like, and nitrate reductase (NR) activities, as potential sources of NO. A rapid NO accumulation and ROS production were differently linked to incompatible and compatible tomato-nematode interactions. NOS-like arginine-dependent rather than NR was the main source of NO production, and NOS-like activity increased substantially in the incompatible interaction. We can envisage a functional overlap of both NO and ROS in tomato defence response to nematode invasion, NO and H2O2 cooperating in triggering hypersensitive cell death. The results obtained from this studies reveal a defence mechanism that has not been previously described in tomato-nematode interaction and provide new insight into the complex regulation of ROS and NO metabolism by avr- and vir- RKN pathotypes in their hosts roots.

Nitric oxide (NO) has been shown to be an essential regulatory molecule in plant response to pathogen infection in synergy with reactive oxygen species (ROS). At the present, nothing is known about the role of NO in disease resistance to nematode infection. We used a resistant tomato cultivar with different sensitivity to avirulent and virulent populations of the root-knot nematode Meloidogyne incognita to investigate the key components involved in oxidative and nitrosative metabolism. We analyzed the superoxide radical production, hydrogen peroxide content, and nitric oxide synthase (NOS)-like and nitrate reductase activities, as potential sources of NO. A rapid NO accumulation and ROS production were found at 12 h after infection in compatible and incompatible tomatonematode interactions, whereas the amount of NO and ROS gave different results 24 and 48 h after infection amongst compatible and incompatible interactions. NOS-like arginine-dependent enzyme rather than nitrate reductase was the main source of NO production, and NOS-like activity increased substantially in the incompatibleinteraction.We can envisage a functional overlap of both NO and ROS in tomato defence response to nematode invasion, NO and H2O2 cooperating in triggering hypersensitive cell death. Therefore, NO and ROS are key molecules which may help to orchestrate events following nematode challenge, and which may influence the host cellular metabolism.

Polyploidization as the consequence of 2n gamete formation is a prominent mechanism in plant evolution. Studying its effects on the genome and its expression has both basic and applied interest. We crossed two diploid (2n=2x=16) M. sativa plants, a subsp. Falcate seed parent and a coerulea x falcate pollen parent that form a mixture of n and 2n eggs and pollen, respectively. Such cross produced full-sib diploid and tetraploid (2n=4x=32) hybrids, the latter being the result of bilateral sexual polyploidization (BSP). These unique materials allowed us to investigate the effects of BSP, and separating the effect of intraspecific hybridization from those of polyploidization by comparing 2x with 4x full sib progeny plants. SSR marker segregation demonstrated tetrasomic inheritance for all chromosomes but one, demonstrating that these neotetraploids are true autotetraploids. BSP brought about increased biomass, earlier flowering, higher seed set and weight, larger leaves with larger cells. Microarray analyses with M. truncatula gene chips showed that several hundred genes, related to diverse metabolic functions, changed their expression level as a consequence of polyploidization. In addition, cytosine methylation increased in 2x but not in 4x hybrids. Our results indicate that sexual polyploidization induce significant transcriptional novelty, possibly mediated in part by DNA methylation, and phenotypic novelty that can be at the base of improved adaptation and reproductive success of tetraploid M. sativa with respect to its diploid progenitor. These polyploidy-induced changes may have promoted the adoption of tetraploid alfalfa in agriculture.

Al genere Meloidogyne spp. appartengono i più comuni e diffusi fitoparassiti che infestano le piante di interesse agronomico di tutto il mondo.Questi nematodi galligeni sono endoparassiti sedentari che vivono e si alimentano nei tessuti dell'apparato radicale della pianta ospite, causandone la perdita di efficienza e finanche la marcescenza. Caratteristica infatti è la presenza su di esso delle galle, e ad infestazione in stadio avanzato, l'ingiallimento fogliare e lo sviluppo stentato della pianta.La attuale legislazione europea ha fortemente limitato l'uso di pesticidi, al fine di limitarne i danni all'uomo e all'ambiente, rafforzando l'esigenza dello sudio e dell'applicazione di strategie di lotta alternative, il più possibile ecosostenibili e compatibili con la tutela ambientale. La conoscenza dei meccanismi di azione degli oli essenziali sulla interazione nematode - pianta risulta di fondamentale importanza ai fini di un loro efficace utilizzo. Le attuali tecniche di biologia molecolare, sono in grado di chiarire i suddetti meccanismi tramite studi di espressione di geni target di pathway metabolici implicati nella interazione pianta - parassita.

Al genere Meloidogyne spp. appartengono i più comuni e diffusi fitoparassiti cheinfestano le piante di interesse agronomico di tutto il mondo. Questi nematodi galligenisono endoparassiti sedentari che vivono e si alimentano nei tessuti dell'apparato radicaledella pianta ospite, causandone la perdita di efficienza e finanche la marcescenza.Caratteristica infatti è la presenza su di esso delle galle, e ad infestazione in stadio avanzato,l'ingiallimento fogliare e lo sviluppo stentato della pianta. La attuale legislazione europeaha fortemente limitato l'uso di pesticidi, al fine di limitarne i danni all'uomo e all'ambiente,rafforzando l'esigenza dello studio e dell'applicazione di strategie di lotta alternative, il piùpossibile ecosostenibili e compatibili con la tutela ambientale. La conoscenza deimeccanismi di azione degli oli essenziali sulla interazione nematode - pianta risulta difondamentale importanza ai fini di un loro efficace utilizzo. Le attuali tecniche di biologiamolecolare, sono in grado di chiarire i suddetti meccanismi tramite studi di espressione digeni target implicati nella interazione pianta - parassita.

The pre-germinative metabolism is among the most fascinating aspects of seed biology. The early seed germination phase, or pre-germination, is characterized by rapid water uptake (imbibition), which directs a series of dynamic biochemical events. Among those are enzyme activation, DNA damage and repair, and use of reserve storage compounds, such as lipids, carbohydrates and proteins. Industrial seedling production and intensive agricultural production systems require seed stocks with high rate of synchronized germination and low dormancy. Consequently, seed dormancy, a quantitative trait related to the activation of the pre-germinative metabolism, is probably the most studied seed trait in model species and crops. Single omics, systems biology, QTLs and GWAS mapping approaches have unveiled a list of molecules and regulatory mechanisms acting at transcriptional, post-transcriptional and post-translational levels. Most of the identified candidate genes encode for regulatory proteins targeting ROS, phytohormone and primary metabolisms, corroborating the data obtained from simple molecular biology approaches. Emerging evidences show that epigenetic regulation plays a crucial role in the regulation of these mentioned processes, constituting a still unexploited strategy to modulate seed traits. The present review will provide an up-date of the current knowledge on seed pre-germinative metabolism, gathering the most relevant results from physiological, genetics, and omics studies conducted in model and crop plants. The effects exerted by the biotic and abiotic stresses and priming are also addressed. The possible implications derived from the modulation of pre-germinative metabolism will be discussed from the point of view of seed quality and technology.

This work provides novel insights into the effects caused by the histone deacetylase inhibitor trichostatin A (TSA) during Medicago truncatula seed germination, with emphasis on the seed repair response. Seeds treated with H2O and TSA (10 and 20?M) were collected during imbibition (8 h) and at the radicle protrusion phase. Biometric data showed delayed germination and impaired seedling growth in TSA-treated samples. Comet assay, performed on radicles at the protrusion phase and 4-days old M. truncatula seedlings, revealed accumulation of DNA strand breaks upon exposure to TSA. Activation of DNA repair toward TSA-mediated genotoxic damage was evidenced by the up-regulation of MtOGG1(8-OXOGUANINE GLYCOSYLASE/LYASE) gene involved in the removal of oxidative DNA lesions, MtLIGIV(LIGASE IV) gene, a key determinant of seed quality, required for the rejoining of DNA double strand breaks and TDP(TYROSYL-DNA PHOSPHODIESTERASE) genes encoding the multipurpose DNA repair enzymes tyrosyl-DNA phosphodiesterases. Since radical scavenging can prevent DNA damage, the specific antioxidant activity (SAA) was measured by DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) and Folin-Ciocalteu reagent assays. Fluctuations of SAA were observed in TSA-treated seeds/seedlings concomitant with the up-regulation of antioxidant genes MtSOD(SUPEROXIDE DISMUTASE, MtAPX(ASCORBATE PEROXIDASE) and MtMT2(TYPE 2 METALLOTHIONEIN). Chromatin remodeling, required to facilitate the access of DNA repair enzymes at the damaged sites, is also part of the multifaceted seed repair response. To address this aspect, still poorly explored in plants, the MtTRRAP(TRANSFORMATION/TRANSACTIVATION DOMAIN-ASSOCIATED PROTEIN) gene was analyzed. TRRAP is a transcriptional adaptor, so far characterized only in human cells where it is needed for the recruitment of histone acetyltransferase complexes to chromatin during DNA repair. The MtTRRAP gene and the predicted interacting partnersMtHAM2 (HISTONE ACETYLTRANSFERASE OF THEMYST FAMILY) and MtADA2A (TRANSCRIPTIONAL ADAPTOR) showed tissue- and dose-dependent fluctuations in transcript levels. PCA (Principal Component Analysis) and correlationanalyses suggest for a new putative link between DNA repair and chromatin remodeling that involves MtOGG1 and MtTRRAP genes, in the context of seed germination. Interesting correlations also connect DNA repair and chromatin remodeling with antioxidant players and proliferation markers.

Cicer arietinum L. (chickpea) is the world's fourth most widely grown pulse. Chickpea seeds are a primary source of dietary protein for humans, and chickpea cultivation contributes to biological nitrogen fixation in the soil, given its symbiotic relationship with rhizobia. Therefore, chickpea cultivation plays a pivotal role in innovative sustainable models of agro-ecosystems inserted in crop rotation in arid and semi-arid environments for soil improvement and the reduction of chemical inputs. Indeed, the arid and semi-arid tropical zones of Africa and Asia have been primary areas of cultivation and diversification. Yet, nowadays, chickpea is gaining prominence in Canada, Australia and South America where it constitutes a main ingredient in vegetarian and vegan diets. Viruses and plant parasitic nematodes (PPNs) have been considered to be of minor and local impact in primary areas of cultivation. However, the introduction of chickpea in new environments exposes the crop to these biotic stresses, compromising its yields. The adoption of high-throughput genomic technologies, including genome and transcriptome sequencing projects by the chickpea research community, has provided major insights into genome evolution as well as genomic architecture and domestication. This review summarizes the major viruses and PPNs that affect chickpea cultivation worldwide. We also present an overview of the current state of chickpea genomics. Accordingly, we explore the opportunities that genomics, post-genomics and novel editing biotechnologies are offering in order to understand chickpea diseases and stress tolerance and to design innovative control strategies.