La risposta alla salinità di specie macroterme ... · Scuola di Scienze Agrarie, Forestali,...

16/04/2014

1

Potenza 11 Aprile 2014

S. Lovelli, PhDScuola di Scienze Agrarie, Forestali, Alimentari ed Ambientali ‐ S.A.F.E.

La risposta alla salinità di specie macroterme mediterranee da tappeto erboso

g , ,Università degli Studi della Basilicata

Dimensione del problema salinità

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… ed in Europa

SALINIZZAZIONE PRIMARIA SALINIZZAZIONE SECONDARIA

•Incremento della salinizzazione secondarianelle aree del Mediterraneo in seguito adirrigazione.

Danno arrecato dalla salinità ai tappeti erbosi

Paspalum vaginatum

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I sali presenti nei terreni influenzano il potenziale idrico e possono essere molto tossiciper le piante, in base alla capacità di tollerare o meno i soluti, le piante sono suddivise in:

ALOFITE GLICOFITEALOFITE GLICOFITE

SALI

sensibili a concentrazioni più o meno elevate di Salisopravvivono anche ad elevate

concentrazioni di Sali.

Suaeda maritima

Distichlis spicata

(Flowers and Colmer, 2008)

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(Yadav et al., 2011)

4. Compartimentazione degli ioni tossici nel vacuolo o parete cellulare.Compartimentazione cellulare

Principali meccanismi di adattamento e tolleranza alla salinità

2. Trasporto degli ioni tossici nei fusti e/o foglie più vecchie

3. Solo nelle specie alofiteEscrezione dei sali attraversovescicole di saliSalt glands, salt-hairs orbladders

1. Riduzione dell’ingresso di ioni tossici a livello radicale -Esclusione ionica radicale

fusti e/o foglie più vecchie Compartimentazione a livello di pianta

Na+ Cl‐

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Strutture epidermica bicellulare composta da:

una cellula basale inserita nell’epidermide fogliare;

Esoghiandole saline Salt glands

una cellula basale inserita nell epidermide fogliare; una cellula superiore; pareti cellulari cutinizzate; dimensioni 15 -70 µm.

Dai tessuti fogliari il sale viene trasportato attraverso lapiccola cellula del peduncolo alla cellula vescicolarerigonfia. Con il tempo aumenta la concentrazione dig psale fino a determinare l’esplosione della cellula stessa,che cade liberando il suo contenuto

La tolleranza alla salinità è associata all’esclusione ionica

SALT GLANDS

Cynodon dactylon

(Marcum, 2006)

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Il livello di tolleranza assoluta di una specie o ecotipo non può essere determinato data la complessità della risposta alla salinità ed i numerosi fattori coinvolti.

Aggiustamento osmotico tutte hanno l’aggiustamento osmotico

Shoot saline ion exclusion (Cl- and Na+) solo le specie tolleranti

L’utilizzo di differenti criteri per misurare la tolleranza alla salinità complica ulteriormente i confronti tra le specie da tappeto erboso

Esempio di criteri utilizzati:

Shoot weight (Hughes et al, 1975)Sh t i ht d ti l ti t li i d l t (D d k d P k 1985)

( ) p

Shoot weight reduction relative to non salinized plants (Dudeck and Peaccock, 1985)Root weight or length (Kik, 1989), Shoot/leaf length (Horst and Beadle, 1984), Shoot visual injury (Greub et al., 1985), Plant survival (Ahti et al.,1980), and seed germination (Marcar, 1987)

(Marcum, 2006)

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(Harivandi and Marcum, 2008)

I programmi di miglioramento genetico per la

OBIETTIVO DELL’ATTIVITÀ SPERIMENTALE

salinità sono ancora pochi, ma esiste un grandepotenziale inesplorato:

è necessario un lavoro di screening perindividuare nell’ambito delle specie macrotermeautoctone da tappeto erboso eventuali ecotipitolleranti la salinità

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MATERIALI E METODI

Cod. Pian. Specie Luogo raccolta ID

P_P2 Cynodon dactylon

Massafra (TA) 1

Va Cynodon Vasto (CH) 2

Vb Cynodon Vasto (CH) 3

Vc Cynodon Vasto (CH) 4

Ve Cynodon Vasto (CH) 5

Vf Cynodon Vasto (CH) 6

Vg (corallina) Paspalum Vasto (CH) 7

1R Cynodon Pisticci (MT) 8



G1 Cynodon Ginosa (TA) 11

G2 Cynodon Ginosa (TA) 12

G3 Cynodon dactylon

Ginosa (TA) 13

3 Cynodon Montescaglioso(MT)

14

4 Cynodon Feronia (RM) 15

5 Cynodon Diamante (CS) 16

C_O1 Cynodon Conversano (BA)

17

C_O1bis Cynodon Conversano (BA)

18

AZ_P5 Cynodon Matera 19

Pa4 Cynodon Pantanello (MT) 21

A1 Cynodon dactylon

Ascea (SA) 22

A2 Cynodon Ascea (SA) 23Screening delle specie effettuato nell’estate del 2011 ed

A2 Cynodon dactylon

Ascea (SA) 23

A3 Cynodon Ascea (SA) 24

A6 Cynodon dactylon

Ascea (SA) 25

A7 Cynodon dactylon

Ascea (SA) 26

Panama Cynodon Commerciale 27

Transcontinental

Cynodon Commerciale 28

Yukon Cynodon Commerciale 29

Strada 2 Paspalumpaspaloides

Barletta (BAT) 35

Seaspray Paspalumvaginatum

Commerciale 36

inverno 2012 diverse specie autoctone sono state raccolte inaree costiere e collinari;

Coltivazione ex-situ delle piante raccolte;

31 ecotipi di Cynodon dactylon e Paspalum sottoposti a condizioni di salinità.

MATERIALI E METODI

•Soluzione nutritiva: Hoagland 2( pH= 6,5; EC =2,2 dSm-1;Hogland and Arnon, 1950);

• Data di trapianto:29-04-2014;

• Sistema di riscaldamento automatico;

•Schema sperimentale a blocco randomizzato: trattamenti a confronto 1) Controllo C (2,2 dSm-1)2) Salato 150 mM NaCl(15 dSm-1);

•Sistema di allevamento: Floating system.

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MISURE EFFETTUATE ED ATTREZZATURE UTILIZZATE

Peso FrescoPeso secco (ripartizione della sostanza secca e rapporto root/shoot)Area fogliare. Concentrazione tissutale di ioni Na+ e Cl-

Misuratore elettronico di superficie( Li-Cor 3100). Ecotipi allevati in floating system

Analisi statisica: ANOVA ed analisi multivariata (PCA e Cluster)

Controllo

2500

3000

2500

3000

150 mM NaCl

RISULTATI

Are

a fo

glia

re (

cm2 )

500

1000

1500

2000

Are

a F

oglia

re (

cm2 )

500

1000

1500

2000

824 cm2

296 cm2

numero di accessione

1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

11A

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0


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

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27A

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35A

36A

0

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10

Controllo

200

250

200

250150 mM Nacl

Pes

o fr

esco

(g)

50

100

150

200

Pes

o fr

esco

(g)

50

100

150

200

62 g

29 g

numero di accessione1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

11A

12A

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0


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

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35A

36A

0

Controllo

20

25

g)

20

25150 mM NaCl

Pes

o S

ecco

(g)

5

10

15

Pes

o se

cco

(g

5

10

15 8,1 g

4,5 g


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

11A

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0


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

11A

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35A

36A

0

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Specie Luogo raccolta ID Riduzione % di crescita

Cynodon dactylon Massafra (TA) 1 0Cynodon dactylon Vasto (CH) 2 30Cynodon dactylon Vasto (CH) 3 0Cynodon dactylon Vasto (CH) 4 61Cynodon dactylon Vasto (CH) 5 7Cynodon dactylon Vasto (CH) 6 0Cynodon dactylon Vasto (CH) 7 47Cynodon dactylon Pisticci (MT) 8 30Cynodon dactylon Pisticci (MT) 9 45Cynodon dactylon Pisticci (MT) 9 45Cynodon dactylon Pisticci (MT) 10 26Cynodon dactylon Ginosa (TA) 11 17Cynodon dactylon Ginosa (TA) 12 39Cynodon dactylon Ginosa (TA) 13 61Cynodon dactylon Montescaglioso (MT) 14 84Cynodon dactylon Feronia (RM) 15 72Cynodon dactylon Diamante (CS) 16 71Cynodon dactylon Conversano (BA) 17 0Cynodon dactylon Conversano (BA) 18 53Cynodon dactylon Matera 19 59C d d l P t ll (MT) 21 76Cynodon dactylon Pantanello (MT) 21 76Cynodon dactylon Ascea (SA) 22 51Cynodon dactylon Ascea (SA) 23 43Cynodon dactylon Ascea (SA) 24 40Cynodon dactylon Ascea (SA) 25 38Cynodon dactylon Ascea (SA) 26 0Cynodon dactylon Commerciale 27 26Cynodon dactylon Commerciale 28 55Cynodon dactylon Commerciale 29 45Paspalum paspaloides Barletta (BAT) 35 64Paspalum vaginatum Commerciale 36 0

Controllo

4

5

4

5 150 mM NaCl

Pes

o se

cco

rad

ici (

g)

1

2

3

Pes

o se

cco

rad

ici (

g)

1

2

3


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

11A

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27A

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29A

35A

36A

0


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

11A

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15A

16A

17A

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21A

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27A

28A

29A

35A

36A

0

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Controllo

1,2

1,4

1,6

1,2

1,4

1,6 150 mM NaCl

Roo

t/sh

oot

(g g

-1)

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Roo

t/sh

oot

(g g

-1)

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0O,55 g g-1

O,33 g g-1

numero di accessione 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

11A

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35A

36A

0,0


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

11A

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26A

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28A

29A

35A

36A

0,0

Controllo 120120

150 mM NaCl

Lu

ngh

ezza

Fog

lie (

cm)

40

60

80

100

Lu

ngh

ezza

Fog

lie (

cm)

40

60

80

100

39 cm

56 cm


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

11A

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35A

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L

0

20


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

11A

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35A

36A

L

0

20

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Controllo 88

150 mMol Na Cl

Lar

ghez

za F

oglie

(cm

)

2

4

6

Lar

ghez

za F

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(cm

)

2

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1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

11A

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L

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1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

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35A

36A

0

Controllo 150 mMol NaCl

za I

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i (cm

)

60

80

100

120

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Inte

rnod

i (cm

)

60

80

100

120 53cm

68cm


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

11A

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29A

35A

36A

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20

40


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

11A

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21A

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29A

35A

36A

Lu

ngh

ez

0

20

40

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14

Controllo

20

25

150 mM NaCl

20

25

……….. dopo ulteriori 30 giorni

Pes

o se

cco

(g)

5

10

15

Pes

o Se

cco

(g)

5

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15


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

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35A

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0


1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A10A

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35A

36A

0

Ps_r

r/s

1,2

1,8

2,4Controllo

0,44970,45070,46080,3434

-0,09318

0,37680,3291

0,07288

-0,8-0,6-0,4-0,20,00,20,40,60,8

Load

ing

area_fPfPs

l_fL_f

l i

-3 -2 -1 1 2 3 4 5 6

-1,8

-1,2

-0,6

0,6

PC2 (17%) ar

ea_f Pf Ps

Ps_r r/s l_

f

L_f l_i-1,0

0,4412

0,66550,40,60,8

l_i

-3,0

-2,4

PC1 (55%)

0,098190,050440,02974

0,4412

-0,1844-0,1887

-0,5289

area

_f Pf Ps

Ps_r r/s l_

f

L_f l_i-1,0

-0,8-0,6-0,4-0,20,00,2

,

Load

ing

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15

l_fL_f

l i0 8

1,6

2,4

Trattamento 150mM NaCl

0,87780,95730,969

0,7284

0,46450,36

0,48

0,60

0,72

0,84

0,96

Cor

rela

tion

area_fPfPs

Ps_r

r/s l_i

-3 -2 -1 1 2 3 4 5

-2,4

-1,6

-0,8

0,8

-0,09453

0,14330,2118

area

_f Pf Ps

Ps_r r/s l_f

L_f l_i

0,00

0,12

0,24

C

0,80590,8989

0,480,600,72

on

PC2 (21%)

-4,0

-3,2

2,4

-0,2821-0,1609-0,1615

0,02734

0,2451 0,2756

area

_f Pf Ps

Ps_r r/s l_f

L_f l_i

-0,24-0,120,000,120,240,36

,

Cor

rela

tio

PC1 (43%)

200

100

3A 12A

5A 9A 4A 13A

17A

18A

6A 19A

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10A

22A

23A

15A

26A

16A

11A

24A

27A

8A 28A

1A 25A

35A

7A 36A

2A 29A

600

500

400

300

Dis

tanc

e

ecco

(g)

15

20

25

3A 3A

150 mM NaCl

1000

900

800

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1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A

11A

12A

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14A

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16A

17A

18A

19A

21A

22A

23A

24A

25A

26A

27A

28A

29A

35A

36A

Pes

o se

0

5

10

1A

29A

25A 35A e 36A7A2A

1A

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16

400

300

200

1003A 12

A5A 9A 4A 13

A17

A18

A6A 19

A14

A21

A10

A22

A23

A15

A26

A16

A11

A24

A27

A8A 28

A1A 25

A35

A7A 36

A2A 29

A Luogo di raccolta

Specie N. Acces

Massafra (TA)

Cynodon dactylon 1

Vasto Cynodon dactylon 2


900

800

700

600

500

400

Dis

tanc

e


Vasto Paspalum paspaloides 7

Ascea Cynodon dactylon 25

Yukon Cynodon dactylon 29

1000 (Com.)

Barletta (BAT)

Paspalum paspaloides 35

Seaspray Paspalum vaginatum(Com.)

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CONCLUSIONI

Screeening iniziale sul materiale individuato;Screeening iniziale sul materiale individuato;

Variabilità in termini di accrescimento degli ecotipi studiati in risposta alla salinità;

Alcuni degli ecotipi individuati si comportano come specie ALOFITETOLLERANTI LA SALINITA’.

Grazie per l’attenzione

La risposta alla salinità di specie macroterme ... · Scuola di Scienze Agrarie, Forestali,...

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