Biotecnologie delle specie arboree - Appunti

Il potenziale rizogeno

Il potenziale rizogeno, cioè la capacità del materiale di emettere radici avventizie, è più elevato in materiale vegetale prelevato da zone della pianta che mantengono un più alto grado di giovanilità. Questo spiega anche perché una delle tecniche di propagazione più diffuse per es. un portainnesto di melo, la tecnica di margottaggio, è ancora il sistema con cui si fa la propagazione per talea nei portainnesti di melo.

Consiste nel continuamente tagliare la pianta madre da cui si preleverà il materiale, obbligata a stare con vegetazione che viene dalla prossimità del polo radicale. Ogni anno viene capitozzata la pianta, vengono riemessi dei germogli da questa zona che è stata tagliata per 2 motivi: perché il taglio obbliga allo sviluppo di questi germogli, i quali partono obbligatoriamente dalla zona vicina al polo radicale della pianta, quindi avranno più facilità ad emettere radici.

In questo caso, nel lucido, la radicazione viene effettuata in vivaio in terra, cioè coprendo di terra questi germogli. Normalmente questo materiale emetterà delle radici e quindi, a differenza della propagazione per bancale dove si parte da una talea già tagliata e poi si ottengono le radici, qui quando si va a tagliare è già una barbatella, cioè una talea con le sue radici che dovranno svilupparsi maggiormente.

Quindi è una tecnica di propagazione per talea per cui più una pianta la si costringe con le potature a restare bassa, più facilmente il materiale che si forma ha questa grande capacità morfogenetica. Lo stesso, se si volesse fare del materiale da introdurre in vitro, andare a prendere le gemme da questo materiale darebbe risultati molto buoni perché ha molti caratteri di giovanilità.

La propagazione per innesto

A differenza della forma di propagazione che abbiamo vista prima, dove dalla talea radicale, se si fa sviluppare la pianta, abbiamo una pianta che deriva tutta da un materiale di partenza omogeneo da un punto di vista genetico, nell'innesto l'individuo che si ottiene è un individuo bimembre perché ha l'apparato radicale che viene dalla parte sottostante della pianta, quello che si chiama portainnesto.

Il portainnesto è una pianta radicata che è stata tagliata e che quindi può derivare da un certo tipo di materiale e sopra gli viene innestata la marza, che è una varietà, un altro tipo geneticamente di materiale. Ecco perché alla fine la pianta che si ottiene è bimembre, cioè da un punto di vista genetico è diversa nella parte chioma-tronco rispetto alla parte finale del tronco e alle radici: quindi portainnesto + marza, innestate con delle tecniche ben precise.

Perché si innesta

Per diversi motivi, da tener presente che le specie da frutto sono quasi tutte innestate, per adattare la cultivar alle diverse condizioni climatiche e pedologiche. Infatti si sceglie la varietà X perché ha un particolare pregio nei frutti, nella produttività; non è detto che sia una varietà facilmente adattabile a un certo tipo di clima o un certo tipo di terreno e allora la cosa più semplice è scegliere un portainnesto adatto a quelle condizioni pedologiche e climatiche e innestarci sopra la varietà che ci interessa.

Secondo aspetto importantissimo nel melo: la rivoluzione della coltivazione del melo si è avuta grazie ai portainnesti nanizzanti. A un certo punto c'è stata necessità pratica ed economica, per facilitare la raccolta, di rendere via via più compatte le piante fino quasi a nanizzarle, pur mantenendole estremamente produttive, ma più compatte; quindi sono aumentate il numero di piante per ettaro.

Questo risultato di nanizzare le piante si è ottenuto grazie alla selezione di portainnesti nanizzanti. Tutte le forme che vengono indicate con M e anche con MM sono tutti portainnesti che riescono a nanizzare la pianta, cioè a indurre un comportamento più basso e compatto.

Ad es. la stessa varietà innestata in portainnesti diversi, tutti nanizzanti ma con questa capacità diversa di rendere più compatta la pianta, e poi confrontati con un franco, cioè una pianta innestata su un portainnesto da seme della stessa specie, quindi su un melo da seme, è una forma di innesto dove però si mantiene una elevata vigoria, da 6 metri fino a piante a poco più di 3.

Un altro motivo fondamentale per cui spesso si è costretti a usare dei portainnesti: si usano portainnesti che sono stati selezionati per la resistenza a determinate patologie delle piante. Es. più classici sono il problema della fillossera della vite, che ha costretto da un certo punto in poi ad utilizzare le nostre varietà di vite di vinifera innestate su portainnesti resistenti alla fillossera, che erano varietà di vite di origine americana.

Stesso problema negli agrumi con un paio di patologie molto importanti: marciume radicale e tristezza negli agrumi. Anche qui, selezionando portainnesti resistenti si è risolto questo problema. E poi nel pesco, molto sensibile ai nematodi, la necessità di avere portainnesti resistenti ai nematodi. Un altro motivo per cui si innesta è quello di propagare le varietà, forme e cultivar che non si riescono a riprodurre per talea.

Innesti a marza

Negli innesti a marza quello che si innesta è un rametto che viene preparato e innestato sopra il portainnesto opportunamente preparato. Es. innesto a spacco molto diffuso, dove si prepara la marza con 2 tagli convergenti a formare una specie di cuneo e poi viene fatto un taglio sul portainnesto e si mette una o 2 marze.

Abbastanza diffuso è l'innesto a doppio spacco inglese, dove dallo spacco si fa una linguetta che fa sì che quando si va ad inserire il materiale uno sull'altro resta molto bene a contatto.

Il successo dell'innesto è dato dal fatto che la zona del cambio del portainnesto sia in qualche punto il più possibile a contatto con la zona del cambio della marza che viene innestata. Se questo contatto si crea, questo fa sì che si abbia la saldatura d'innesto perché le cellule cominciano a proliferare, formano delle cellule indifferenziate tipo callo che poi piano piano iniziano a saldarsi tra di loro, si riforma per differenziazione il tessuto conduttore e quando poi l'innesto è attecchito vuol dire che c'è stata saldatura e si è riformata una continuità nel tessuto cambiale e quindi la pianta bimembre sarà capace di sostenersi da sola.

Innesti a gemma

L'altra forma di tipo di innesto sono gli innesti a gemma. In questo caso la parte della varietà è ridotta al minimo, a una gemma essenzialmente preparata in modi diversi con delle sortite di scudetti oppure con un cerchio intero di corteccia che porta una gemma. La gemma è già sufficiente perché questa sarà la nuova pianta: dalla gemma, una volta attecchita, si svilupperà un germoglio e da questo tutta la pianta successivamente.

Le conifere hanno forme di innesto leggermente diverse: è l'innesto a intarsio laterale, dove la marza viene preparata con due tagli in fondo e nel portainnesto viene fatto un taglio di una linguetta, scoprendo il cambio da entrambi i lati e quindi andando a inserire la marza le zone scoperte del cambio vanno a contatto e nel giro di poco si ha saldatura.

La propagazione per seme

Quando si fa la propagazione per seme, l'individuo che si ottiene è diverso geneticamente dalla pianta dove si è originato il seme in conseguenza della fecondazione. Quindi, negli aspetti che riguardano la frutticoltura o propagazione delle varietà, non si può usare la propagazione da seme.

Nelle specie arboree, quando è che è importante usare una propagazione da seme? Una l'abbiamo già detto: nelle specie forestali destinate all'imboschimento, dove si vuole avere un'ampia variabilità genetica con seme comunque selezionato da piante superiori.

In alcune specie si fanno forti innesti da seme invece che da talea, ad es. nell'olivo quando la pianta si riproduce per innesto il portainnesto viene da seme. Non esistono portainnesti clonali nell'olivo, non esistono nel pero, e lo stesso nel castagno.

Anche in questo caso si va a raccogliere il seme da piante che in qualche modo si sa danno caratteristiche di ottenere poi portainnesti semenzali superiori e il portainnesto da seme viene detto franco. In genere l'innesto su franco conferisce un'elevata vigoria alla pianta e un certo ritardo nell'entrata in produzione.

La propagazione per seme la si fa per svariate specie ornamentali e poi la propagazione per seme è importante nel miglioramento genetico quando si fanno opere di breeding e selezione, quindi si ottengono piante da seme che poi verranno selezionate.

Propagazione classica per innesto nell'ulivo

Una propagazione classica per innesto, per es. nell'ulivo: lo scopo è ottenere una pianta di olivo innestata di circa 120 cm, innestata con una certa varietà che è quella che chiede il compratore su un portainnesto da seme.

Se andiamo indietro nel tempo si parte con l'ottenimento del portainnesto, del semenzale che costituirà la parte ipogea della pianta. Si parte con la semina, viene indicata l'estate come periodo in cui vengono seminati i noccioli delle olive in apposite strutture, si ottengono giovani semenzali e delle piantine, aprile dell'anno successivo dopo 7 mesi, che possono essere trapiantati o in campo in una zona del vivaio che si chiama nestaio, dedicata a contenere tutti i portainnesti che poi verranno innestati.

Spesso si tratta di aiuole molto lunghe; ad aprile dell'anno successivo, per permettergli di acquisire un diametro tale da poterlo innestare, l'anno dopo si fa l'innesto con una marzettina molto piccola con un nodo fogliare e una volta fatto l'innesto nell'autunno successivo la pianta ha cominciato a svilupparsi e poi si deve aspettare un altro anno per avere la pianta di 120 cm pronta per essere venduta.

Quindi sono 38 mesi, anche se i tempi possono essere dimezzati; le tecniche di micropropagazione hanno anche lo scopo di ridurre i tempi e svincolarsi da tempi ben precisi dei cicli annuali.

Il miglioramento genetico tradizionale

Lo scopo del miglioramento genetico tradizionale delle specie arboree: bisogna dividere le specie da frutto da quelle forestali. In quelle da frutto il miglioramento ha riguardato negli ultimi 50 anni determinati caratteri molto importanti dal punto di vista produttivo ed economico.

Innanzitutto dobbiamo dividere specie da frutto, portainnesti e cultivar. Nel caso dei portainnesti il miglioramento ha cercato di produrre portainnesti resistenti a stress biotici e abiotici, es. portainnesti resistenti a terreni siccitosi o climi aridi, capacità di conferire un diverso grado di vigoria e poi migliorare l'attività di innesto.

Non sempre vengono bene perché c'è una difficoltà nella saldatura dell'innesto tra le 2 parti che vengono innestate. Per quanto riguarda la cultivar: la caratteristica dei frutti in termini di qualità, produttività, l'epoca di maturazione cercando di allargare l'offerta della specie, resistenza alla manipolazione con la grande distribuzione, vigoria ed habitus vegetativo, cioè ottenere forme più compatte, resistenza alle malattie.

Per le specie forestali, nel caso delle specie da legno il miglioramento ha lavorato sulle caratteristiche tecnologiche del legno: un legno sempre più lavorabile senza difetti, accrescimento superiore delle piante, es. pioppo in 10 anni è già pronto per il taglio, resistenza alle malattie e scarsa nodosità.

Nelle specie forestali da rimboschimento tutto il m.g. ha riguardato ottenere della semente, quindi andare a selezionare delle piante in particolari zone che producessero seme di elevate caratteristiche, cioè del seme che messo a germinare dia semenzali e poi delle piante di caratteristiche superiori. Per le specie ornamentali: portamento della chioma etc.

Mutagenesi

Come è stato fatto il m.g. tradizionale prima che ci fosse la possibilità della trasformazione genetica? Grossa parte del lavoro sulle mele è stato fatto con la mutagenesi, trattando porzioni di ramo con raggi gamma, inducendo mutazioni casuali, andando a indurre mutazioni su un numero X di gemme, cercando quelle che mutate per una caratteristica migliorativa.

Anche se la maggior parte erano o non mutate o mutate in parte dando chimere, cioè parte del tessuto della gemma è mutato e in parte no, quindi dà luogo al chimerismo, o dare mutazioni solide in cui tutte le cellule della gemma sono mutate e quindi una pianta completamente diversa dal punto di vista genetico in maniera omogenea rispetto al materiale di partenza.

Arrivati a questo punto, 99,9 volte su 100 la mutazione o non portava caratteristiche visibili evidenti oppure era peggiorativa; occasionalmente capitava la mutazione favorevole per cui da lì, con la propagazione, si affermavano le nuove varietà.

Un es. è quello fatto sul melo, dove tutta una serie di nuove varietà sono state ottenute mediante mutagenesi partendo da una varietà di partenza, ottenendo alcune varietà che erano cosiddette mutazioni spur, cioè una mutazione per cui i rami tendono ad essere raccorciati con internodi più corti e una pianta più compatta.

La trasformazione vorrebbe bypassare tutto questo e dire: il carattere che voglio inserire lo seleziono e lo vado a inserire direttamente.

Il sistema del reincrocio

L'esempio più classico di miglioramento tradizionale nelle specie da frutto è quello che si chiama sistema del reincrocio. In cosa consiste? La partenza è sempre quella: si vuole introdurre un carattere migliorativo portato da una varietà A dentro una varietà B che è già una varietà migliorata, affermata, ma che con quel carattere in più diventerebbe ancora migliore.

Si parte con l'incrocio A per B e si ottiene il seme e quindi un certo numero di piante, di semenzali. Se si sta selezionando il frutto, bisognerà aspettare che queste piante vadano a frutto, quindi occorreranno 10 anni per verificare ciò.

In genere il primo ciclo di incrocio si ottiene un certo numero di piante che effettivamente sono portatrici di quel carattere A che ci interessa ma che portano anche tante caratteristiche di A, mentre quello che si vuole è B più quel carattere di A e basta.

È chiaro che in un primo incrocio si otterrà una grande mescolanza di piante che hanno molte caratteristiche di A mescolate con B, quindi bisogna fare un altro ciclo di incrocio selezionando tutte quelle piante che sono il più simili possibili a B e che portano quel carattere A che ci interessa.

Si va a fare un nuovo incrocio di queste piante ancora con una pianta della varietà B, cioè si cerca di ripulire il sangue di questa varietà B che si vuole ottenere migliorata portando quel carattere A, mantenendo tutte le caratteristiche di B.

Si fa un altro incrocio, di nuovo si riseminano i semi e si ottengono le piante, di nuovo si attende quegli anni necessari per vedere se quel carattere morfologicamente appare. Qualche volta spesso serve un terzo reincrocio e alla fine si riesce a selezionare la nuova varietà che per clonazione viene poi messa a disposizione. Il grosso problema è il tempo estremamente lungo.

Miglioramento delle specie forestali

Nelle specie forestali, dove invece la propagazione si fa per seme, il miglioramento si effettua così: ad esempio, se voglio ottenere seme selezionato che dia piante superiori, come si fa? Si va in bosco e si vanno ad individuare quelle che si chiamano piante plus, cioè nell'ambito di un certo areale c'è una pianta che ha una caratteristica superiore, es. accrescimento superiore, portamento ottimale etc.

Ci interessa che queste piante, siccome si fa una propagazione per seme, siano capaci di trasferire il carattere alla progenie, quindi si raccoglie il materiale da queste piante, si semina, si fa la piantagione e si va a vedere cosa succede nella piantagione.

A questo punto si vede se ci sono piante che non sono capaci di trasmettere questo carattere; quelle capaci si selezionano, si raccoglie il seme e si fa un impianto particolare con queste piante selezionate che verranno utilizzate per produrre il seme, quindi il seme da lì in poi si andrà a raccogliere da queste piante selezionate.

Da una popolazione che si esprime con una tipica curva gaussiana, dove un certo n. di individui, che è la quantità minore, è sotto un certo livello medio di quel dato carattere, che è la coda a sinistra, la maggior parte della popolazione cade nella media. È chiaro che la selezione viene effettuata dalle piante che stanno nella coda della gaussiana e man mano si ottiene una gaussiana sempre più stretta con una media che non si trova più al centro, con un certo guadagno genetico.

Un altro esempio: si parte andando in un bosco e selezionando le piante che hanno un carattere più espresso; da queste piante si fa un arboreto clonale prendendo materiale per talea. Questo arboreto è ottenuto per propagazione vegetativa ed è quindi una riproduzione clonale, quindi geneticamente omogenea, delle piante selezionate.

A differenza di prima, si incrociano anche le piante tra loro e in questo modo si riesce ad avere una doppia informazione: si riesce a sapere quali sono le progenie migliori e che poi quando si vanno ad incrociare si capisce da dove si ottiene il materiale migliore.

L'impianto ottenuto a propagazione vegetativa ci fornirà il materiale per fare un impianto di solo quelle specie che fornivano il materiale migliore anche qui per via clonale.

Le biotecnologie

Le biotecnologie che andremo a vedere: certificazione vuol dire arrivare in fondo al vivaista che vende un materiale che è superiore, di sicura rispondenza genetica e sanitaria. Certificato vuol dire che c'è una certificazione, c'è un cartellino le cui caratteristiche genetiche sono sicure e da un punto di vista sanitario è una pianta sana, perfetta.

Tutto questo si è sviluppato negli ultimi 15 anni. Si parte da un pool di materiale genetico, cioè andando a cercare del materiale genetico di quella varietà, una pianta che sicuramente appartenga a quella varietà e che sia sana, esente da virosi; se ciò non è possibile bisogna risanare il