CENNI DI MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE ARBOREE FORESTALI E DA USO PAESAGGISTICO Il miglioramento genetico delle essenze arboree forestali o da alberature.

Presentazione sul tema: "CENNI DI MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE ARBOREE FORESTALI E DA USO PAESAGGISTICO Il miglioramento genetico delle essenze arboree forestali o da alberature."— Transcript della presentazione:

1 CENNI DI MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE ARBOREE FORESTALI E DA USO PAESAGGISTICO
Il miglioramento genetico delle essenze arboree forestali o da alberature urbane e extraurbane, contrariamente a quanto avvenuto per animali, piante erbacee e piante arboree da frutto (specie per le quali tale miglioramento, sebbene non supportato dalle conoscenze della genetica e della evoluzione, è iniziato da secoli) ha avuto inizio recentemente.

2 Basic breeding schemes for prevalently allogamous species
- Recurrent selection (to obtain advanced basic populations) - Among ecotypes selection - Mass selection Phenotypic selection Simple recurrent selection Recurrent selection for General Combining Ability (GCA) Progeny tests: selfed progenies open pollinated progenies topcross polycross single cross - Synthetics Hybrids Backcross breeding

3 Un tipico programma di miglioramento genetico per queste essenze inizia normalmente con la selezione dei fenotipi superiori in una condizione naturale o in un campo di valutazione. Questa applicazione della selezione massale migliora le performances medie dei materiali. Le progenie ottenute a partire dagli alberi selezionati vengono poi allevate in campi di valutazione. La valutazione delle progenie è alla base della selezione dei migliori genotipi parentali che vengono successivamente moltiplicati o per seme o per propagazione vegetativa mediante innesto. In alternativa, i genotipi selezionati possono essere propagati per clone o mediante micropropagazione in vitro; Il primo sistema è normalmente utilizzato per pini e altre conifere mentre il secondo sistema è tipico di alcune essenze a foglia larga (ad esempio pioppi o eucalipto).

4 Gli obiettivi del miglioramento genetico delle piante arboree forestali o di uso paesaggistico possono essere molto ampi, dall’incremento della produzione e della qualità del legno all’adattamento a particolari condizioni pedoclimatiche, alla resistenza a stress abiotici e biotici. Attualmente il miglioramento di queste essenze sta acquisendo particolare interesse in relazione ai rischi di global warming e può essere notevolmente accelerato (superando uno dei principali problemi connessi al breeding) mediante applicazioni di biotecnologie avanzate quali in particolare la Marker Assisted Selection e la transgenesi.

5 Gli sforzi dei miglioratori genetici sono particolarmente rivolti, dato il tipo di piante e il loro life span, verso l’ottimizzazione della efficienza temporale dell’attività di miglioramento. I ricercatori tentano pertanto di sviluppare tecniche volte a migliorare l’efficienza dei loro programmi di breeding. Ottimizzare tali programmi può voler dire adattare strategie e metodi di miglioramento alle singole specie, alle popolazioni, alla struttura della variabilità genetica presente e alla ereditabilità di specifici caratteri di interesse per ottenere il miglior risultato per unità di tempo. Tale ottimizzazione è spesso portata avanti ai seguenti livelli:

6 strategie di breeding (intensità di selezione appropriata, struttura e dimensione delle popolazioni, piani per il mantenimento della variabilità genetica (conservazione del germoplasma); metodi di miglioramento in termini di sistemi di unione, metodi di selezione individuale e di valutazione delle progenie, numerosità delle progenie da valutare e tempi di valutazione, utilizzazione di tecniche di biologia molecolare, simulazioni al calcolatore; - metodi di propagazione dei materiali selezionati per la loro utilizzazione commerciale.

7 Picea abies – Abete rosso

8 Pinus sylvestris - Pino silvestre

9 Le differenti strategie di miglioramento genetico sono state comparate in termini di progresso per unità di tempo in relazione al costo annuale di programmi di miglioramento genetico di lungo periodo prendendo in esame la diversità genetica, i guadagni conseguibili con la selezione, i componenti del costo dei programmi e il tempo necessario. Per fare un esempio, a livello di essenze forestali, sulla base di analisi del tipo sopra indicato l’approccio di miglioramento genetico più adatto per il Picea abies (abete rosso) sembra essere la clonazione di famiglie full sib (derivate cioè dagli stessi genitori maschili e femminili) e la selezione al loro interno basata su valutazione clonale; per il Pinus sylvestris (pino silvestre) sembra invece preferibile una strategia di miglioramento consistente in una iniziale selezione fenotipica seguita dalla valutazione delle progenie open pollinated, full sib o half sib.

10 Populus alba, Populus nigra, Populus tremula - Pioppo

11 Un altro esempio interessante è quello del pioppo.
Le piantagioni di pioppo in Italia ammontano a circa ha, di cui circa il 70% nel nord Italia. Il suo principale uso è per la produzione di legno ma viene anche utilizzato per alberature urbane e extraurbane. Un tipico approccio di breeding per il pioppo si basa sulla integrazione della conservazione delle risorse genetiche nel lungo periodo e dei progetti di miglioramento genetico vero e proprio nel medio periodo. Scopo principale della prima attività è quello di mantenere la variabilità genetica esistente per eventuali usi futuri, mentre quello dell’attività a medio termine è il raggiungimento di target economici basati sulla produzione e selezione di nuovi ibridi da utilizzazione commerciale.

12 In considerazione che i pioppi sono generalmente dioici, un programma di miglioramento è normalmente costituito da cicli di selezione ricorrente reciproca modificata (MRRS) coinvolgenti ad esempio P. deltoides (di origine nord-americana) e P. nigra (pioppo nero europeo) al fine di produrre popolazioni migliorate di entrambe le specie entro cui selezionare genitori dotati di elevata attitudine alla combinazione specifica da utilizzare per produrre ibridi P. xcanadensis. (cioè P. deltoides X P. nigra). A tale scopo le migliori piante femminili di P. deltoides e maschili di P. nigra individuate, entro le due popolazioni ottenute per MRRS, mediante prove di progenie P. deltoides X P. nigra (problemi di incompatibilità nell’incrocio reciproco rendono difficile la utilizzazione di piante maschili di P. deltoides e piante femminili di P. nigra) vengono incrociate tra loro e le F1 P. xcanadensis ottenute sono clonate al fine di individuare i cloni dotati delle migliori caratteristiche da moltiplicare e introdurre nel circuito commerciale.

13

14 A questo livello vengono spesso prese in considerazione le caratteristiche di resistenza a patogeni quali ad esempio i funghi Melampsora, Marssonina, Venturia, Discosporium populeum e l’afide Phloeomyzus passerinii. Negli ultimi anni la Marker Assisted Selection è stata utilizzata per accelerare i programmi di miglioramento genetico per caratteri agronomicamente utili e per caratterizzare dal punto di vista molecolare le risorse genetiche, come pure sono stati messi a punto protocolli di trasformazione genetica al fine di ottenere cloni di pioppo transgenico caratterizzati da elevata e durevole resistenza contro gli insetti e da elevata tolleranza a erbicidi non selettivi.

15 Il punto debole del miglioramento genetico del pioppo, come delle altre essenze arboree, è costituito dal lungo lasso di tempo necessario per concludere un singolo ciclo di selezione e dal conseguente alto costo dell’attività stessa. Tale problema potrebbe essere almeno parzialmente superato mediante l’attivazione di programmi di breeding internazionali e dalla cooperazione tra le ditte che commercializzano il prodotto “albero” ai fini di una efficiente selezione clonale.