Unità di Ricerca per la Maiscoltura

CRA-MACL’Unita di Ricerca per la Maiscoltura del CRA (Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura) svolge attivita di ricerca indirizzata al miglio-ramento genetico del mais. Particolarmente curato è il settore scientifico, che riguarda l’approccio genetico alla produttività, avvalendosi di strategie genetiche, biochimiche, fisiologiche e molecolari. Gli interessi scientifici ed operativi dell’Unità sono indirizzati a ricerche sia di base che applicate e ri-guardano il miglioramento genetico del mais condotte nel quadro di progetti finalizzati di interesse nazionale ed europeo.

L’Unità di ricerca per la Maiscoltura fu realiz-zata nel 1920 e il suo primo direttore è stato il Prof. Zapparoli. L’attuale struttura, situata a Bergamo all’interno di un appezzamento di cir-ca 25 ha, fu inaugurata nel 1953 grazie anche al supporto di alcuni enti pubblici locali.Dopo la II Guerra Mondiale, la Stazione ha no-tevolmente contribuito al breeding del mais in Italia, favorendo l’introduzione degli ibridi di mais in Italia e la loro diffusione. Importante fu il contributo del Prof. Fenaroli, che curò la collezione e la conservazione delle popolazioni italiane di mais Italiano. Nel 1968 la Stazione divenne una sezione del nuovo Istituto Speri-mentale per la Cerealicoltura (ISC), con sede a Roma sotto il controllo del Ministero dell’A-gricoltura. Nell’agosto del 2007, a seguito dell’attuazione del Piano di riorganizzazione e razionalizzazione degli Istituti di Ricerca e spe-rimentazione agraria, la Sezione di Bergamo dell’ISC ha assunto la denominazione di Unità di Ricerca per la Maiscoltura (CRA-MAC).

Storia

Il CRA-MAC studia la genetica e la fisiolo-gia della produzione del mais da foraggio e da granella con metodi convenzionali e con le tecniche della biologia molecolare. Cura il miglioramento genetico per resistenza, adattabilità e qualità nutrizionale del prodot-to, nonché la selezione varietale attraverso la realizzazione di linee pure e di ibridi. Col-labora con il Centro di ricerca per la geno-mica e la post-genomica animale e vegetale per l’identificazione e la caratterizzazione di geni utili e la redazione di mappe genomi-che. Studia l’effetto dei mezzi tecnici (azo-to, irrigazione, epoche di semina, umidità di raccolto, densità, lavorazioni, diserbo, siste-mi colturali) sulla produzione e sulle carat-teristiche qualitative degli ibridi commercia-li. Cura il mantenimento e la valorizzazione delle risorse maidicole locali e di accessioni d’interesse europeo.

Missione

Il laboratorio di biochimica e chimica ef-fettua analisi qualitative e quantitative di numerosi composti di interesse per l’ali-mentazione umana (proteine, grassi, ami-do, antiossidanti, fitosteroli) della granella di mais e per la determinazione della qua-lità foraggera del trinciato (componen-ti della fibra e digeribilità della sostanza organica). Si occupa, inoltre, della sicu-rezza alimentare con indagini sul conte-nuto in micotossine dei materiali studiati. Apparecchiature utilizzate: HPLC, NIRS, Chemwell, Soxtec System, Ankom 220.

Il laboratorio è allestito per svolgere in si-curezza (cappa Biohazard) le procedure per il mantenimento in coltura di patogeni fungini tossigeni (in particolare Aspergil-lus flavus, Fusarium verticillioides) e per lo svolgimento di biosaggi in vitro volti a valutare l’attività anti-fungina di proteine e composti vegetali. Test di infestazione artificiale con uova di Diabrotica virgifera virgifera sono condotti al fine di individua-re genotipi di mais tolleranti.

Biochimica Patologia

Questo laboratorio dispone di attrezzatu-re per la biologia molecolare e per l’analisi genomica mediante RFLP, SNP, amplifi-cazione PCR-RAPD, AFLP, SSR e di una piattaforma tecnologica per analisi ad alto volume di informazioni: i) sistema di lettura fluorescenza microarray scanner GenePix 4100; ii) sistema automatico di prepara-zione microarray Omnigrid Accent; iii) Ro-bot dispensatore campioni liquidi Biomek 2000; iv) CEQ-2000 DNA analysis system.

Presso il CRA-MAC è conservata la collezione di mais più ampia in Italia: oltre 5700 accessioni con-servate ex situ in celle a 7°C e rigenerate periodi-camente in campo. La collezione comprende: 3590 linee inbred, pubbliche e non, di cui la maggior parte provengono dagli Stati Uniti (41%) e dall’Italia (40%); 1262 popolazioni locali delle quali oltre la metà (694 popolazioni) sono state raccolte in Italia negli anni ‘50, nel momento in cui si diffondeva la coltivazio-ne degli ibridi, che andava a sostituire appunto le varietà tradizionali, le altre provengono da 23 Paesi differenti; 476 popolazioni sintetiche, costituite per lo più in Italia (61%), ma provenienti anche da altri Paesi; 426 linee che portano mutazioni a livello dello sviluppo della pianta e delle vie metaboliche della cariosside, utili per studi di biologia molecolare.

Biologia Molecolare Germoplasma

Il CRA-MAC, in collaborazione con la Fondazione Morando Bolognini di Sant’Angelo Lodigiano (LO), conduce uno storico programma di breeding su mais volto alla costituzione di linee e ibridi di ciclo medio-precoce e tardivo adatti agli ambienti maidicoli italiani. Il programma prevede inizialmente l’otte-nimento di nuovi gruppi di eterosi, la se-lezione di linee parentali di secondo ciclo con superiore attitudine combinatoria e la costituzione di ibridi competitivi. Par-ticolare attenzione è riservata a prodotti supercommodities richiesti dall’industria alimentare (mais vitrei con tipologia “lo-cale” per farina e corn flakes) e da settori industriali (mais per gritz da birra, mais ad alto olio, amilose extender, high-lysine ecc.). Sono state inoltre identificate fon-ti di resistenza al complesso virale MD-MV-BYDM nelle linee Lo 1024, Lo1166, Lo1059 e Lo1077. Come ulteriori obiet-tivi il programma prevede lo sviluppo di nuovi ibridi con superiori performances in termini di eterosi, di stabilità produttiva in situazioni di stress ambientale e di ri-dotti input agronomici e di tolleranza alle fitopatie. Il programma comporta ogni

anno l’allevamento di circa 30 popola-zioni F2 con linee avanzate; la selezione per attitudine combinatoria di circa 800 linee F3 tramite prove agronomiche dei rispettivi topcrosses effettuate in 2 loca-lità; l’avanzamento delle migliori linee F4 scelte e la ricerca dell’attitudine combi-natoria specifica. Questa attività prevede l’allevamento di circa 2500 parcelle per 30-40000 fecondazioni manuali (in due generazioni annuali di cui una invernale in Uruguay), ed inoltre 9-12000 parcelle di prove agronomiche di adattamento e resa. Le linee rilasciate negli ultimi anni sono elencate nella tabella successiva. Que-ste linee sono ancora in fase di selezione conservativa e di verifica dell’attitudine combinatoria specifica. Sono invece sta-te rilasciate negli ultimi due anni e rese disponibili per le società sementiere le linee Lo1412, Lo1421, Lo1427, Lo1451, Lo1457 e Lo1504, utilizzabili come pa-rentali di ibridi commerciali o in program-mi privati di breeding, attraverso licenze ed agreements con la Fondazione M. Bolognini che è responsabile dell’attività commerciale e di sviluppo.

Programmi di Breeding

Linea Anno Linea Anno Linea Anno di costituzione di costituzione di costituzione

Lo1407 2006 Lo1449 2008 Lo1494 2007Lo1409wx 2006 Lo1450 2006 Lo1496 2008Lo1411wx 2006 Lo1451 2008 Lo1498 2008Lo1412 2006 Lo1452 2006 Lo1500 2008Lo1413ae 2006 Lo1453 2008 Lo1502 2008Lo1414 2006 Lo1454 2006 Lo1504 2008Lo1415 2007 Lo1455 2008 Lo1506 2008Lo1416 2006 Lo1456 2006 Lo1508 2008Lo1417 2007 Lo1457 2008 Lo1510 2008Lo1418 2006 Lo1458ae 2006 Lo1512 2008Lo1419 2007 Lo1459 2008 Lo1514 2008Lo1420 2006 Lo1460ae 2006 Lo1516 2008Lo1421 2007 Lo1461 2008 Lo1518 2008Lo1422 2006 Lo1462 2006 Lo1520 2008Lo1423 2007 Lo1463 2009 Lo1522 2008Lo1424 2006 Lo1465 2009 Lo1524 2008Lo1425 2007 Lo1467 2009 Lo1526 2008Lo1426 2006 Lo1468ae 2006 Lo1528 2009Lo1427 2007 Lo1469 2009 Lo1530 2009Lo1428 2006 Lo1470wx 2006 Lo1532 2009Lo1429wx 2007 Lo1471 2009 Lo1534 2009Lo1430 2006 Lo1472wx 2007 Lo1495 2010Lo1431ae 2007 Lo1473 2009 Lo1497 2010Lo1432 2006 Lo1474 2007 Lo1536 2010Lo1433 2007 Lo1475 2009 Lo1538 2010Lo1434 2006 Lo1476 2007 Lo1540 2010Lo1435 2007 Lo1477 2009 Lo1542 2010Lo1436 2006 Lo1478 2007 Lo1544 2010Lo1437w 2007 Lo1479 2009 Lo1546w 2010Lo1438A 2006 Lo1480 2007 Lo1548 2011Lo1438B 2006 Lo1481 2009 Lo1550 2011Lo1439 2008 Lo1482 2007 Lo1552 2011Lo1440 2006 Lo1483ae 2009 Lo1554 2011Lo1441 2008 Lo1484 2007 Lo1556 2011Lo1442 2006 Lo1485ae 2009 Lo1558ae 2012Lo1443 2008 Lo1486 2007 Lo1560 2012Lo1444A 2006 Lo1487ae 2009 Lo1562 2012Lo1445 2008 Lo1488 2007 Lo1564 2012Lo1446 2006 Lo1489ae 2009 Lo1566 2012Lo1447 2008 Lo1490 2007 Lo1568 2012Lo1448 2006 Lo1491wx 2009 Lo1570 2012Lo1448R 2006 Lo1492 2007 Lo1572 2012Lo1448R1 2007 Lo1493wx 2009 Lo1574 2012

Linee costituite negli ultimi anni

La centralina automatica fa parte della rete del Servizio Meteorologico Regionale gestito da ARPA Lombardia, compren-dente 51 stazioni automatiche distribuite su tutto il territorio regionale, ed è sta-ta messa in funzione negli anni ’90. Nel mese di Giugno 2011 è stata completa-mente sostituita con una nuova di ultima generazione. I dati vengono acquisiti in automatico e trasmessi via cavo al Ser-vizio Meteorologico Regionale (http://ita.arpalombardia.it/meteo/meteo.asp).

La strumentazione manuale comprende i seguenti strumenti:• pluviometro e pluviografo (quantità di

pioggia in mm e relativa registrazione oraria);

• termometro a massima (temperatura massima giornaliera in °C);

• termometro a minima (temperatura mi-nima giornaliera in °C);

• termoigrografo (registrazione oraria temperatura e umidità relativa);

• evaporigrafo (registrazione quantità di acqua evaporata in mm)

• geotermometro e geotermografo (tem-peratura del terreno in °C a 5 e 10 cm di profondità e relativa registrazione oraria);

• eliofanografo (ore giornaliere di insola-zione);

• barometro e barografo (pressione at-mosferica e relativa registrazione ora-ria).

Metereologia

Maydica, fondata nel 1956 dal Prof. L. Fenaroli, pubblica articoli nel campo della genetica, genomica, biologia molecolare, biochimica, chimica, fisiologia, del bre-eding e dell’agronomia di mais e specie affini.Dal 2011, Maydica viene publicato come rivista “open access” offrendo una acces-sibilità gratuita al mondo scientifico mai-dicolo, attraverso la consultazione on-li-ne. Maydica viene pubblicata con una frequenza di 4 volumi all’anno. Gli articoli, disponibili sul sito della rivista (www.may-dica.org) sono consultabili direttamente sul sito o scaricabili in formato PDF, fa-vorendo una rapida consultazione e più ampia visibilità e divulgazione dei risultati ottenuti da parte dei ricercatori.

Editoria

Dal 2001, il CRA-MAC è l’organismo preposto per l’effettuazione di “Analisi di Revisione” di seconda istanza, su campioni di mais e di soia, volte a ve-rificarne l’eventuale presenza di OGM. La procedura seguita, indicata nel D.M. del 27 novembre 2003, prevede l’applicazione della metodologia “PCR – REAL TIME” da effettuarsi su cam-pioni di 3.000 semi sottoposti a ma-cinazione, dai quali vengono eseguite due estrazioni indipendenti di DNA .

Analisi di Revisione Progetti in corsoALIMAIS - Filiera avanzata per la produzione di granella e

semilavorati di mais per alimenti di alto valore nutrizio-nale e tecnologico

ALISAL - Miglioramento delle proprietà igienico-sanitarie, salutistiche e funzionali di commodity per l’alimentazio-ne dell’uomo e/o degli animali

BIOGESTECA - Piattaforma di biotecnologie verdi e di tec-niche gestinali per un sistema agricolo ad elevata soste-nibilita’ ambientale

BIOSEGEN - Sviluppo di indicatori energetici e varieta’ innovative

CANADAIR - Attività di gemellaggio Italia – Canada nel settore della ricerca scientifica e innovazione in campo agro-alimentare

COEMA - Indagine sulle dinamiche di diffusione del polline tra coltivazioni contiguedi mais e modelli di coesistenza per la maiscoltura italiana

COLLEZIONI e A-OR - Mantenimento di collezioni, ban-che dati e altre attivita’ ordinarie di rilevante interesse pubblico

CONVAR - Confronti Varietali delle principali specie di in-teresse agrario

EPIGEN - Progetto Bandiera Epigenomica Sottoprogetto 8: Identificazione di varianti epigenetiche mediante stu-dio dell’epigenoma in piante d’interesse agrario

IDIAM - Interventi per contrastare la diffusione e i danni da diabrotica nella maiscoltura italiana

MAISMOLINO - Sviluppo delle filiere di produzione a valo-re aggiunto nel comparto del mais alimentare, attraver-so la costituzione di nuove varieta’ con superiori carat-teristiche qualitative

MICOPRINCEM - Micotossine principali ed emergenti nei cereali

RGV FAO - Implementazione del trattato fao sulle risorse genetiche vegetali per l'alimentazione e l'agricoltura

Collaborazioni nazionali e internazionaliUNIVERSITÀ Bologna - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroam-bientali | Dipartimento di Scienze Farmaceutiche; Milano - Dipartimento di Protezione dei Sistemi Agroalimentare e Urbano e Valorizzazione delle Biodiversità; Padova - Di-partimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali | Dipartimento di Biotecnologia Agraria; Piacenza - Facol-tà di Agraria; Pisa - Dipartimento di Biologia delle Piante Agrarie; Roma - Dep. of Chemical Engineering Materials & Environment, La SAPIENZA; Torino - Dipartimento di Valo-rizzazione e Protezione delle Risorse Agroforestali;Verona - Dipartimento di Biotecnologia, Italy

ENTI/ISTITUTI Camera di Commercio – Bergamo; ERSA - Agenzia per lo Sviluppo Rurale - Pozzuolo del Friuli (UD); Fondazione Morando Bolognini – Sant’Angelo Lodigiano (LO); Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria – CNR, Milano; Istitu-to di Genetica e Sperimentazione Agraria "N. Strampelli" - Lonigo (VI); Istituto di Genomica Applicata, Udine; Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari CNR Bari; Istituto Superiore di Sanità (Roma); Comunità Montana Valle San Martino e Lario Orientale; Provincia di Bergamo; Regione Lombardia; Regione Toscana; Comune di Gandino (BG); Comune di Lazise (VR); Fondazione Fojanini (SO)

AZIENDE Agricola 2000, Società di Servizi per l'Agricoltura - Tribia-no (MI); Agripiemonte Cereali, Associazione di Produttori - Alessandria; Assosementi - Bologna; Astra Innovazio-ne e Sviluppo, Società di Servizi per l'Agricoltura - Imola (BO); Azienda Agraria Sperimentale "M.Marani" - Ravenna; Azienda Agraria Sperimentale "Stuard" - Parma; Bioindu-stry Park Collaretto Giocosa (TO); CAPAC, società coo-perativa agricola - Torino; Centro Servizi per l'Agricoltura S.R.L. (CE.S.A.) - Alessandria; Cooperativa Agricoltori Chivasso (C.A.P.A.C.) - Chivasso (TO); Coopsementi, Co-operativa Produttori Sementi - Sossano (VI); Limagrain Ita-lia SpA - Corte Dei Cortesi-Cignone (CR); Monsanto Italia Agricoltura - Pontevico (BS); Repros, Società di Servizi per l'Agricoltura - Alonte (VI); Syngenta Seeds SpA - Casalmo-rano (CR); Veneto Agricoltura, Azienda Regionale - Legna-ro (PD);

UNIVERSITIESArizona, School of Plant Science, USA; California-Ber-keley, Department of Plant and Molecular Biology, USA; Cambridge, Department of Plant Science, UK; Co-penhagen, Department of Agricultural Science, Section of Plant Breeding and Crop Science, The Royal Vete-rinary and Agricultural University, DK; Geneva, Depart-ment of Botany and Plant Biology, Switzerland; Guelph, Biological and Physical Sciences, Canada; Montana, Department of Plant Science & Plant Pathology, State University, Bozeman, Agricultural BioScience Facility, USA; Department of Molecular Biology, Innsbruck Me-dical University, Austria

INSTITUTIONS Banco Portugues de Germoplasma Vegetal, Braga, Por-tugal; Centro de Investigaciones Agrarias de Mabegon-do, Coruña, Spain; Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Pontevedra, Spain; Institut de Recherche pour le Développement, Monpellier, France; Institute National de la Recherche Agronomique, Montpellier, France; Institute of Genetics and Developmental Biolo-gy, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China; John Innes Centre, Norwich, UK; Max Planck Institute for De-velopental Biology, Department of Molecular Biology, Germany; National Agricoltural Research Foundation, Thessaloniki, Greece; Plant Research International, Wa-geningen, Holland

COMPANIES Bayer CropScience, Frankfurt am Main, Germany; Bio-gemma Brézet, Clermont-Ferrand, France; Pro-Mais Li-magrain, Riom, France

Unità di Ricerca per la Maiscolturavia Stezzano 2424126 Bergamo

telefono +39 035 313132fax +39 035 316054

e-mail: mac@entecra.itwww.maiscoltura.it

www.entecra.it

©2013 - CRA-MAC