Tesi - Crioconservazione di citrus spp.: esempio di applicazione ad una antica collezione medicea

INDICE

1. INTRODUZIONE………………………………………….………………......3

1.1 Conservazione in situ ed ex situ………………………………….…………….3

1.2 Potenzialità delle tecniche di conservazione in vitro del germoplasma…....…..6

1.3 Strategie di conservazione in vitro………………………….………………… 6

2. CRIOCONSERVAZIONE………………………………….…………………8

2.1 Tecniche di conservazione di apici gemmari…………………..……………....9

2.2 Crioconservazione di semi……………………………………………………12

3. IL GENERE CITRUS………………...….……………………...…………....14

3.1 Diffusione, inquadramento sistematico e varietà coltivate……………...……14

3.2 Antiche collezioni di germoplasma di Citrus: l'esempio della "Villa Reale di

Castello" in Firenze ……………………………………………….………….…..16

3.3 Strategie di conservazione in vivo ed in vitro del genere Citrus…………......17

3.4 Potenzialità della crioconservazione di agrumi…………...………………….19

4. OBIETTIVI DI QUESTO STUDIO…………………………………………22

5. MATERIALI E METODI……………………………………………………23

6. RISULTATI E DISCUSSIONE……………………….……………………..26

6.1 Effetti della disidratazione sul contenuto in acqua e sulla germinabilità dei

semi…………………………………………...…………………………………..26

6.2 Germinabilità dei semi solo disidratati e dei semi disidratati e

crioconservati……………………………………………………………….…….27

7. CONCLUSIONI………………………………………………………………33

8. BIBLIOGRAFIA………………………..…………………………………….35

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1. INTRODUZIONE

La conservazione del germoplasma ha come obiettivo principale quello di

preservare la variabilità genetica, naturale e indotta, delle specie vegetali ed

animali. In particolare, prevede: 1) la conservazione di tutte le varietà obsolete e

locali che, se non utilizzate, rischiano di sparire, determinando il fenomeno

dell'erosione genetica, 2) la conservazione delle specie selvatiche e degli ancestrali

che hanno dato luogo alla produzione delle varietà migliorate, 3) la conservazione

delle specie a rischio d'estinzione, in particolare quelle della fascia tropicale e sub-

tropicale. Anche l'agrobiodiversità è oggi seriamente in pericolo, in quanto la

moderna agricoltura si è basata principalmente sulla selezione, a partire dalle

popolazioni locali, di cultivar superiori, restringendo così la variabilità delle specie

coltivate. E’ importante ricordare che, fin dall'inizio della domesticazione delle

piante e della pratica agricola, la specie umana ha fatto uso di circa 5.000 specie

vegetali che corrispondono a circa l'1.5% del totale delle specie vegetali esistenti;

di queste, solo 150 specie (comprendenti circa 250.000 cultivars selezionate o

razze clonali) sono di primaria importanza a livello mondiale per l'alimentazione.

Lo sfruttamento di una porzione molto ristretta della biodiversità vegetale mette a

rischio di erosione un patrimonio fondamentale di caratteri genetici naturali,

riducendo la capacità di adattamento delle specie migliorate alle variazioni

ambientali, alla comparsa di nuovi patogeni o ai cambiamenti delle strategie di

mercato. In questa prospettiva, risulta auspicabile la conservazione per ciascuna

specie della più ampia possibile base genetica, attraverso lo sviluppo di programmi

e strategie idonee allo scopo.

1.1 Conservazione in situ ed ex situ

I sistemi tradizionali di conservazione in situ ed ex situ offrono un contributo

fondamentale alla conservazione delle risorse genetiche vegetali.

Nella conservazione del germoplasma in situ, una specie, una sottospecie o

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una razza viene conservata in forma “dinamica” all'interno dell'areale naturale in

cui si è evoluta; è di questo tipo la conservazione attuata in riserve naturali, parchi

nazionali, aree protette o agro-ecosistemi. Nelle specie arboree forestali, una

importante forma di conservazione in situ è quella attivata con l’individuazione e

la gestione di “boschi da seme”, cioè dei boschi che forniscono una semente

“superiore” per determinate caratteristiche importanti della specie. La

conservazione in situ si potrebbe definire come il metodo più corretto di

salvaguardia, in quanto il pool genico di una specie non è “congelato” ma è

preservato nella sua forma naturale di evoluzione. Preservare le specie nell’ambito

del loro ecosistema vuol dire, difatti, salvaguardare tutti quei processi di

evoluzione e di adattamento che si attuano solo in ambiente naturale, compresi, ad

esempio, i processi di interazione fra patogeni e piante ospiti. Questo tipo di

conservazione però non è attuabile per tutte le specie a rischio di erosione

genetica, in quanto richiede costi molto elevati per la costituzione e il

mantenimento di ecosistemi naturali protetti.

Per questi motivi, alla conservazione in situ si associa quella ex situ, che

prevede la salvaguardia delle specie vegetali in giardini botanici, centri

specializzati per la conservazione del germoplasma, banche del seme e collezioni

clonali. Nelle specie arboree a prevalente propagazione gamica le banche del seme

sono il sistema principale di conservazione ex situ. Le specie forestali a semi

ortodossi, infatti, possono essere efficacemente conservate con questo approccio. I

semi ortodossi sono quei semi che vanno incontro ad una naturale riduzione del

contenuto in acqua già sulla pianta madre e, se necessario, possono essere

ulteriormente disidratati artificialmente fino anche oltre il 10% del contenuto in

acqua senza comprometterne vitalità e germinabilità (Marzalina e Krishnapillay,

1999); in tal modo possono essere conservati per tempi lunghi. Esistono però

molte specie arboree a seme non ortodossi (o “recalcitranti”). Questi semi non

entrano mai in una vera forma di dormienza, sono metabolicamente pronti a

geminare quando ancora sulla pianta madre e, a differenza dei semi ortodossi, non

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vanno incontro ad una naturale disidratazione prima della maturazione. Il

contenuto in acqua dei semi considerati recalcitranti oscilla fra un minimo del 36%

ad un massimo del 90% (Hong e Ellis, 1996). Appena raccolti, vanno conservati in

condizioni idonee per non comprometterne la capacità germinativa o determinare

uno sviluppo anomalo del semenzale. I tempi di conservazione sono comunque

sempre molto limitati, in quanto tali semi sono molto sensibili alla disidratazione

e, in genere, perdono la loro vitalità se disidratati oltre il 30% del contenuto in

acqua o se conservati a temperature più basse di 16°C (Marzalina e Krishnapillay,

1999). Attuando una rapida disidratazione, seguita da un rapido abbassamento

termico, è possibile talora ottenere una limitata percentuale di sopravvivenza di

questo tipo di seme. Sono ad esempio di questo tipo i semi di Acer spp., del

castagno, dell’ippocastano, del noce, di alcune conifere e di molte specie arboree

tropicali e sub-tropicali.

Le forme di conservazione ex situ delle specie a propagazione vegetativa

sono i giardini botanici (aree protette in cui il germoplasma preservato svolge

anche una funzione divulgativa) e gli arboreti (=collezioni) clonali. Sebbene

occupino un ruolo determinante nei programmi di conservazione del germoplasma

di importanti specie da frutto a da legno, le collezioni clonali comportano una serie

di problemi e rischi tra i quali si ricordano:

1. la necessità di ampi spazi;

2. gli elevati costi di gestione, soprattutto per la manodopera necessaria per

interventi di manutenzione (potatura e trattamenti) e cure colturali;

3. rischio elevato di perdite dovute a malattie, prime tra tutte le infezioni virali;

4. rischi ambientali cui sono sottoposti gli arboreti quali, ad esempio,

inondazioni e gelate che possono compromettere la sopravvivenza delle specie

non resistenti e, quindi, l’integrità della collezione.

Per tali motivi, negli ultimi 30 anni si è cercato di sviluppare tecniche di

supporto ai tradizionali sistemi di conservazione, in modo da creare un sistema

completo e integrato per la conservazione della biodiversità. In tal senso le

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biotecnologie, che utilizzano procedure di coltura in vitro, possono risultare molto

importanti per la conservazione del germoplasma delle specie arboree, garantendo

la possibilità di preservare in assoluta sicurezza genetico-sanitaria materiale

vegetale per tempi medi o lunghi. Le specie arboree risultano particolarmente

idonee allo sviluppo di procedure di conservazione in vitro in quanto, per molte di

esse, sono da tempo affermate tecniche di rigenerazione in vitro

(micropropagazione, embriogenesi somatica).

1.2 Potenzialità delle tecniche di conservazione in vitro del germoplasma

Le tecniche di conservazione in vitro, in senso lato, vanno considerate come

complementari alle tecniche tradizionali e inserite in un programma completo di

conservazione del germoplasma. I vantaggi offerti dalle &ldq