MIGLIORAMENTO GENETICO

Obiettivo: per CULTIVAR

* miglioramento della produttivit * adattabilit all'ambiente * forma e dimensione della pianta * ampliamento del calendario di maturazione * aspetto del frutto * qualit gustativa dei frutti * resistenza agli stress biotici ed abiotici

Obiettivo: per PORTINNESTI

* controllo della vigoria * affinit d'innesto * propagabilit * adattabilit all'ambiente * efficienza produttiva * resistenza a parassiti

SCOPO: combinare in un unico genotipo il maggior numero di caratteri positivi al fine della utilizzazione economica della pianta

tecniche di MIGLIORAMENTO GENETICO METODI TRADIZIONALI che sfruttano la variabilit presente in natura:

1. selezione clonale 2. ibridazione inter- ed intra- specifica 3. isolamento di mutazioni

Le BIOTECNOLOGIE: permettono di guidare un processo attraverso la disposizione di strumenti biologici, in condizioni controllate, da impiegare nel miglioramento quali-quantitativo delle produzioni vegetali

in grado di introdurre nuovi caratteri genetici migliorativi, non casuali

colture in vitro tecniche funzionali allutilizzazione di biotecnologie

rigenerazione: organogenesi - embriogenesi somatica embriocoltura coltura cellulare

tecniche di MIGLIORAMENTO GENETICO biotecnologie: variazioni somaclonali

sdifferenziamento

produzione di aploidi

fusione di protoplasti

biologia molecolare: marcatori molecolari : isoenzimi RFLP microsatelliti RAPD AFLP SNP

tecnica del DNA ricombinante Agrobacterium-mediata tecnica biolistica elettroporazione

Germoplasma insieme del materiale genetico riconducibile ad una data specie,

siano accessioni selvatiche che coltivate. lerosione del patrimonio genetico causata dalluomo

principalmente, per cui si ha perdita di variabilit genetica; protezione delle risorse genetiche:

raccolta del germoplama conservazione del germoplama: conservazione del potenziale genetico esistente e mantenimento

dello spettro pi ampio di variabilit. Ricerca di cultivar vecchie e locali campi di collezione varietale banche di deposito semi collezioni con materiale in vitro, micropropagato crioconservazione (-196 C)

PROPAGAZIONE DELLE PIANTE

La nostra civilt si fonda sulla capacit delluomo di propagare e coltivare determinare specie di piante che ci forniscono alimenti, vestiti e materiale da costruire oltre al godimento estetico.

La propagazione delle piante, indirizzata dalluomo intesa a conservare e propagare individui vegetali selezionate di interesse specifico.

La maggior parte delle piante coltivate sono forme migliorate che sopravvivono in quanto vengono propagate in condizioni accuratamente controllate.

La maggior parte scomparirebbe in poche generazioni o ritornerebbe a forme meno pregiate se abbandonate alla riproduzione naturale e spontanea.

PROPAGAZIONE DELLE PIANTE

Lo studio della propagazione presenta differenti aspetti:

a. la riproduzione delle variet esige capacit tecnica e conoscenza della manualit

b. si possono avere buoni risultati solo conoscendo la fisiologia e la struttura della pianta

c. si richiede la conoscenza della botanica sistematica e dei metodi di propagazione propri di ogni specie di pianta

PROPAGAZIONE DELLE PIANTE

CLASSIFICAZIONE BOTANICA Regno vegetale divisioni (fila) classi: tra cui Gymnospermae Angiospermae sottoclassi: delle angiosperme: Monocotiledoni Dicotiledoni ordini famiglie generi specie sottospecie variet botaniche sottovariet

PROPAGAZIONE DELLE PIANTE

PROPAGAZIONE:

1. riproduzione (gamica o sessuale): da seme

2. moltiplicazione (agamica o vegetativa): da

a. embrioni apomittici o poliembrionici: Citrus

b. stoloni: fragola

c. polloni: lampone, rovo

d. margotta e propaggine: a capogatto: rovo strisciante, lampone nero semplice: nocciolo di moltiplicazione: melo, pero, nocciolo margotta di ceppaia: uva spina, ribes aerea o margotta semplice multipla, a serpentone, di trincea: vite

mezzo con cui le piante si perpetuano nel tempo e si diffondono nello spazio

e. innesto: i.per parti non staccate: approssimazione ii. per parti staccate: i. a marza: sulla radice: a doppio spacco inglese al piede: doppio spacco inglese a spacco laterale

sulla chioma: a spacco a spacco radiale a corona laterale doppio spacco inglese ii. a gemma: a scudetto a tassello ad anello a pezza alla maiorchina

iii. talea: talea radicale

di ramo:

legnosa

semilegnosa

di germoglio

erbacea

fogliare

fogliare con gemma

iv. micropropagazione

PROPAGAZIONE:

Propagazione agamica:

durante laccrescimento avviene la normale divisione cellulare (mitosi): divisione longitudinale di ogni cromosoma

Ne risulta che lintero corredo cromosomico di una cellula si ritrova in ciascuna delle cellule figlie

I cromosomi e le caratteristiche di ogni nuova parte di pianta che si forma in questo modo, saranno gli stessi delle parti da cui derivano

Propagazione agamica:

La pianta cresce per la divisione cellulare di tre principali punti di accrescimento: apice vegetativo,

apice radicale, cambio

Si ha mitosi quando si forma:

il callo in una parte della pianta ferita

Il callo produce nuove cellule indifferenziate in una parte della pianta lontana dai punti di crescita.

quando si formano nuovi punti di crescita nelle radici o nel fusto

Germogli avventizi o radici avventizie sono quegli organi che prendono lavvio su di un organo vegetativo

Riproduzione:

comporta lunione di cellule sessuali maschili e femminili, la formazione di semi e la creazione di nuovi individui.

Comporta la divisione riduzionale dei cromosomi (meiosi) il cui numero viene dimezzato.

Il numero di cromosomi primitivo viene ripristinato durante la fecondazione e ne derivano nuovi individui con il corredo cromosomico proveniente dai genitori maschile e femminile.

Riproduzione: Le caratteristiche genetiche di una determinata specie sono indicate dai termini

omozigote ed eterozigote:

se i geni presenti in un cromosoma sono, per la

maggior parte, identici a quelli presenti nel cromosoma

corrispondente della coppia (cromosomi omologhi)

la pianta omozigote

e tende a mantenere costante il tipo: le caratteristiche proprie

della pianta si trasmettono nei propri discendenti

se un certo numero di geni di un cromosoma differisce

da quelli presenti nel cromosoma corrispondente,

allora si dice che

la pianta eterozigote;

importanti caratteri dei genitori non vengono

trasmessi nella discendenza

SEME

EMBRIONE ORGANI DI RISERVA TESSUTI DI PROTEZIONE

deriva dallo ZIGOTE ENDOSPERMA (albume) TEGUMENTI SEMINALI

= = =

atto fecondativo tra da 2 nuclei aploidi coriacei allinterno

OVOCELLULA + del sacco embrionale legnosi allesterno

1 di 2 NUCLEI GERMINATIVI

Riproduzione di piante arboree

da frutto

RIPRODUZIONE PER SEME

elevata variabilit genetica, popolazioni eterigenee

un periodo di improduttivit lungo, fase giovanile

e t e r o ge n e i t d e i s eme n z a l i :

produttiva per il MIGLIORAMENTO GENETICO

remora per LATTIVIT VIVAISTICA

CARATTERI POLIFATTORIALI:

il comportamento ereditario di caratteri regolato

dalla CONTEMPORANEA AZIONE DI PIU GENI

habitus vegetativo

epoca di fioritura e di maturazione

forma e dimensione del frutto

vigoria

produttivit

sterilit fattoriale (incompatibilit)

resistenza a malattie

CARATTERI MENDELIANIZZANTI:

nel pesco :

sterilit morfologica delle antere - ANDROSTERILITA

aspetto dellepicarpo - TOMENTOSO / GLABRO

colorazione del mesocarpo - GIALLA / BIANCA

tipo di glandole fogliari - RENIFORMI / GLOBOSE / ASSENTI

il nanismo dellalbero

aderenza della polpa al ncciolo - SPICCAGNOLA / DURACINA

tipo di corolla - ROSACEA / CAMPANULACEA

nel ciliegio : colorazione delle drupe: NERA-DOMINANTE nanismo, RECESSIVO

nella vite : colorazione della bacca: NERA-DOMINANTE

nel mirabolano :

pigmentazione rossa delle foglie: rosso scuro-dominante, verde-recessivo

negli agrumi : attitudine alla poliembrionia: DOMINANTE

melo, pero

ASPETTI MORFOGENETICI

STADIO GIOVANILE

periodo evolutivo compreso tra la germinazione e lentrata in fruttificazione

caratteristiche fisiologiche:

TOTALE STERILIT = i n c a p a c i t di differenziare gemme fiorifere

ATTITUDINE RIZOGENA = + e l e v a t a

caratteristiche morfologiche e istoanatomiche:

RAMI : portamento + a p e r t o

s p i n e s c e n t e

+ scarsi di sostanze di riserva

+ ricchi di l i g n i n a ed em i c e l l u l o s a

FOGLIE : + p i c c o l e albicocco + s t r e t t e pesco, mandorlo

TESSUTI CORTICALI : meno sviluppati

L EGNO : maggiore quantit di f i b r e

minore quantit di c e l l u l e p a r e n c h im a t i c h e

DORMIENZA

EMBRIONALE

transitoria condizione di

l a t e n z a f i s i o l o g i c a

degli embrioni

i semi permangono

q u i e s c e n t i

attivit IAA

DIMINUISCE progressivamente

nei semi affluiscono

INIBITORI (ac. abscissico) c e s s a z i o n e

d ella

quiescenza

diminuzione degli

INIBITORI

(ABA)

aumento dei

PROMOTORI

IAA, GB, CK

ASPETTI FISIOLOGICI i semi costituiscono

CENTRI di crescente RICHIAMO dei METABOLITI

DORMIENZA = temporanea m a n c a n z a d i a t t i v i t vegetativa

in organi con t e s s u t i m e r i s t em a t i c i : GEMME e S EMI

S TATO DI LA T ENZA che precede la germinazione

DINAMICO EQUILIBRIO fra i n i b i t o r i e p r om o t o r i

+

-

-

+ pr

ov

ie

fattori fisici e meccanici

i tegumenti del seme presentano : pareti spesse e lignificate

e/o coperti da sostanze impermeabili allacqua

regime di basse temperature (3-7C)

substrato umido

ben ossigenato

allontanamento delle cause

inibenti la germinazione

dopo la post-maturazione processo di invecchiamento

fino a perdere totalmente la capacit germinativa

influenzata dalle condizioni di conservazione

varia da pochi gg: nespolo del Giappone - agrumi solo alcuni mesi: melo pero pesco susino

ciliegio albicocco noce a qualche anno: olivo vite nespolo comune

germinazione ipogea

i cotiledoni rimangono nel terreno

dal quale emerge il fusticino

ppeessccoo

germinazione epigea

lipocotile si allunga e

sospinge i cotiledoni fuori dal terreno

cciilliieeggiioo -- oolliivvoo

GERMINAZIONE

p r e p a r a z i o n e : il quadro ormonico si modifica:

i tessuti continuano ad IDRATARSI

a t t i v a z i o n e d e i p r o c e s s i m e t a b o l i c i

ccaarraatttteerriizzzzaattaa ddaa intensificazione - ATTIVIT ENZIMATICA

aumento della - RESPIRAZIONE CELLULARE

- idrolisi delle SOSTANZE DI RISERVA

afflusso sostanze di riserva ai meristemi embrionali

meristemi accresciuti per DISTENSIONE CELLULARE

f a s e m i t o t i c a : i meristemi embrionali si accrescono per DIVISIONE CELLULARE

f a s e d i a v a n z am e n t o

2 distinti modelli:

Germinazione del seme

epigea ciliegio

ipogea pesco

(tn) TMG =

N

ASPETTI TECNICI pur ezza te cno l o g i c a

pur ezza g e ne t i c a

a cce r tamento de l l o r i g i ne de l s eme

v i ta l i t

FACOLT GERMINATIVA = la percentuale di semi capaci di germinare e di dare origine a semenzali validi

ENERGIA GERMINATIVA = % di semi germinati nellintervallo di tempo

TEMPO MEDIO DI GERMINAZIONE :

s a g g i o b i o ch im i c o : con metodo colorimetriche

basato sul viraggio cromatico dei tessuti embrionali

CONSERVAZIONE DEI SEMI

fa tto r i amb i e nta l i :

basse temperature = 1-10C oppure refrigerare a 20C

ambiente controllato: < 10C

4-15% contenuto dacqua del seme

40-50% U.R.

banca di germoplasma: CO2 elevata concentrazione + O2 basso tenore

TRATTAMENTI PER FAVORIRE LA GERMINAZIONE

Stratificazione : immersione in acqua per 12-24h

disposizione a strati con substrato umido (sabbia)

conservazione a bassa temperatura (+210C)

durata: 3-4 settimane: mandorlo albicocco 2 mesi: melo 3 mesi: ciliegio carrubo pesco pero mirabolano 3-6 mesi: diospiro

curatura: per le castagne

Trattamenti ormonali: applicazione di GA3

CK

CCC, nitrato di K 1-1,5 , cloruro di Ca 1

Scarificatura

meccanica

fisica : immersione in ACQUA CALDA a 70-100C per brevissimo tempo

e lasciar raffreddare lentamente

chimica : immersione dei semi in ACIDI O BASI forti per un tempo variabile

microbiologica : in ambiente umido, con temperature > 9C,

su substrato non sterilizzato, ricco di LIEVITI

scopi :

allevamento in vitro degli embrioni EMBRIOCOLTURA

assicurare la sopravvivenza di embrioni destinati ad abortire;

superare la quiescenza fisiologica degli embrioni;

assicurare la sopravvivenza degli embrioni gamici di semi poli-embrionali,

proteggendoli dalla competizione degli embrioni nucellari;

ottenere cloni nucellari da ovuli non sviluppati,

prelevati da frutti maturi di cv apirene;

provocare lo sviluppo di embrioni nucellari in semi monoembrionici.

allevamento : in condizioni di asepsi

substrati nutritivi agarizzati

arricchiti di sali minerali e glucosio

embrioni abscissi

a temperatura ambiente : plantule con PORTAMENTO A ROSETTA, internodi molto brevi

semi stratificati o vernalizzati : portamento NORMALE se sottoposti a basse temperature

Lembriocoltura impiegata nel MG del pesco, agrumi, alcuni specie forestali