Valutazione agronomica, biochimica e molecolare di varietà di canapa e lino in ambiente lombardo

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1 Valutazione agronomica, biochimica e molecolare di varietà di canapa e lino in ambiente lombardo Milano, Palazzo Pirelli, 3 febbraio 2014 Incoronata Galasso Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria CNR-IBBA Regione Lombardia Accordo Istituzionale n.14840/rcc

2 Antiche colture Tra tutte le colture che oggi sono scomparse dal territorio italiano, le più famose e ricche di storia e tradizioni, sono certamente il lino e la canapa Linum usitatissimum L. Cannabis sativa L.

3 Andamento della coltivazione del lino e canapa in Italia Canapa e lino sono state coltivate a lungo sul nostro territorio fino agli inizi del secolo scorsoper produrre fibra ettari canapa Lento declino (40 anni) Crollo ettari ha lino 30 anni ha ha ha Lino e canapa L abbandono della coltivazione di entrambe le colture è stato determinato non solo dall arrivo del cotone, juta e fibre sintetiche ma anche da una scarsa meccanizzazione. Canapa Tetraidrocannabinolo(THC), composto stupefacente. Nel 1975 la legge vieta la coltivazione canapa. Dal 1998 è diventato legale coltivare canapa a scopo industriale. Le varietà consentite sono solo quelle con un contenuto di THC < 0,2%.

4 Lino e Canapa nuovi settori di utilizzazione In questi ultimi anni si è assistito ad un rinnovato interesse per queste due colture da fibra in seguito all ampliamento dei settori di utilizzo settore automobilistico, arredamento bioedilizia, geotessile, compositi, ecc dal tradizionale settore tessile e cartario al Fibra e canapulo settore alimentare, zootecnico, cosmetico, farmaceutico Seme

5 Progetto VeLiCa Obiettivi Valutarela performance agronomica delle due colture a produrre sia fibra che seme mediante delle prove agronomiche Valutare la quantità e qualità dell olio e proteine nei semidellinoecanapa Caratterizzazione genetico-molecolare di tutte le varietà

6 Lino e canapa in Lombardia Prove agronomiche 2 anni consecutivi 2 ambienti lombardi Cavriana (MN) Treviglio (BG) 7 varietà per specie LINO Linoal Valoal Kaolin Solal Festival Merlin Natural Varietà CANAPA Carmagnola Carmagnola Selez. Fibranova Futura Felina Fedora Ferimon Treviglio (BG) Sabbioso-limoso Lino distanza tra le file di 16 cm; 600 semi/m 2 Canapa distanza tra le file di 45 cm; 45 semi/m 2 Cavriana (MN) Sabbioso-argilloso Canapa: nessun erbicida; Lino: 1 intervento con diserbante in pre-emergenza; nessun antiparassitario Concimazioni: circa 100 Unità di azoto per entrambe le colture

7 Lino: fasi fenologiche Semina, marzo Fioritura, maggio Raccolta steli e trebbiatura, luglio Durante la maturazione, giugno

8 Rilievi morfo-produttivi ( ) Lino 1. investimento (n piante m 2 ) 2. biomassa totale 3. altezza piante 4. diametro basale dello stelo 5. N. ramificazioni basali 6. N. ramificazioni apicali 7. N. capsule per pianta 8. peso capsule 9. peso 1000 semi 10. resa steli 11. resa seme Diametro basale dello stelo Biomassa totale Altezza piante

9 Lino: resa seme Il confronto varietale non ha evidenziato differenze significativeper la resa in seme tra le diverse varietà Annata: 2012 > 2011 Località: Cavriana > Treviglio Treviglio 2011 Cavriana 2011 Treviglio 2012 Cavriana ,49 t/ha 1,26 t/ha 1,55 t/ha 2,30t/ha La bassa resa in seme di Treviglio 2011 è stata influenzata da una elevata piovosità nel mese di giugno e luglio

10 Lino: resa steli Differenze significative tra le varietà sono risultate per la produzione in steli Localita: Cavriana > Treviglio Gruppi Casi 1 Cavriana*Solal Cavriana*Festival 2 Cavriana*Kaolin Cavriana*Merlin Cavriana*Linoal Treviglio*Natural Cavriana*Natural 3 Treviglio*Festival Cavriana*Valoal Treviglio*Solal Treviglio*Linoal 4 Treviglio*Valoal Treviglio*Merlin Media 3,4 t/ha 2,9t/ha 2,5 t/ha 2,1 t/ha Le prestazioni migliorisono state ottenute dalla var. Festival e Solal a Cavriana La varietà Natural ha mostrato una resa simile in steli in entrambe le località probabilmente come risultato di una maggiore adattabilità a condizioni ambientali variabili. Confronti multipli delle varietà di lino per la resa in steli (interazione località x varietà; test di Tukey s b HSD)

11 Lino: contenuto in olio nei semi e qualità Treviglio 2011 Cavriana 2011 Treviglio 2012 Cavriana ,6% 42,5 % 42,4% 44,2% Il confronto varietale non ha evidenziato differenze significativeper il contenuto in olio tra le diverse varietà ad eccezione dell annata 2011 di Treviglio saturi (palmitico e stearico) monoinsaturi (oleico) polinsaturi (linoleico, linolenico o omega-6 e omega-3) PROFILO ACIDI GRASSI (%) Cavriana e Treviglio 2012 Treviglio ,19-2,29 3,80 8,56-9,85 19,7 87,8-89,2 76,5 Solalè risultata la varietà più interessante con un contenuto in olio simile in entrambe le località ed annate Le differenze così accentuate per il contenuto in olio e % di ac. grassi sono probabilmente dovute alla eccessiva quantità di pioggia durante la maturazione del seme

12 Lino: contenuto proteico nella farina e qualità Nessuna differenza significativaper il contenuto proteico tra le diverse varietà e le due località Treviglio 2011 Cavriana 2011 Treviglio 2012 Cavriana g/kg 360 g/kg 354 g/kg 351 g/kg Composizione amminoacidica Le proteine di lino e canapa sono più ricche in glutammato (GLX) ed arginina(arg) Lino presenta concentrazioni maggiori degli amminoacidi essenziali fenilalanina e leucina (PHEeLEU) Il contenuto di lisina (LYS) che normalmente è limitante nei mangimièsimileinlinoecanapa a quello presente in colza Poster: Russo e Reggiani

13 Lino: caratterizzazione molecolare Caratterizzazione genetica delle 7 varietà di lino mediante marcatori molecolari: TBP e SSR TPB fingerprinting Attribuire un fingerprintidentificativo per ogni varietà identificare marcatori molecolari utili per il miglioramento genetico Il marcatore molecolare TBP ha permesso di assegnare un profilo identificativoper ogni singola varietàutile per riconoscimento delle sementi Sono stati identificati e sviluppati 26 marcatori molecolari SSR che potranno essere utilizzati per futuri programmi di incrocidal miglioratore genetico Poster: Braglia et al.

14 Lino: conclusioni Il confronto varietale non ha evidenziato differenze significative, tra le settevarietàdilino,perlaresainseme Differenze significative tra le varietà sono risultate per la produzione in steli (var. Festival e Solal) e l ambiente di Cavriana si è mostrato più adatto per la coltivazione del lino Il contenuto in olio e proteine è risultato buono in tutte le varietà e la qualità della farina di lino è risultata equiparabile a quella di colza In generale, il lino ha offerto una buona prestazione sul nostro territorio ed i nostri risultati indicano che soprattutto nell area di Cavriana la coltura è in grado di fornire entrambi i prodotti (semi e steli) in quantità soddisfacenti

15 Canapa Varietà Italiane, dioiche Carmagnola Carmagnola Selez. Fibranova Francesi, monoiche Futura Felina Fedora Ferimon

16 Canapa Semina 13 marzo aprile maggio 2012 var. francesi monoiche 30 maggio 2012 var. italiane dioiche

17 Varietà italiana di canapa 13 giugno 2013

18 Confronto tra varietà Varietà italiane, dioiche Varietà francesi, monoiche 4 luglio luglio 2012

19 Confronto tra varietà monoiche dioiche 21 luglio 2012

20 Rilievi morfo-produttivi ( ) Canapa varietà dioica 1. investimento (n piante m 2 ) 2. altezza piante 3. diametro basale dello stelo 4. N. ramificazioni basali 5. N. ramificazioni apicali 6. femmine e maschi (%) 7. biomassa totale 8. peso 1000 semi 9. resa steli 10. resa seme Pianta maschile Pianta femminile +

21 Canapa: resa steli e semi Il confronto varietale non ha evidenziato differenze significativeper la resa in seme e steli tra le diverse varietà appartenenti allo stesso gruppo, mentre differenze significative sono state osservate tra i due gruppi Steli t/ha Semi t/ha Gruppo Treviglio Cavriana Treviglio Cavriana var. italiane rese medie var. francesi rese medie 15,7 14,0 0,22 0,28 8,7 7,00 0,55 0,35 Le varietà dioiche italiane mostrano una resa media in steli decisamente superiore alle monoiche La resa in seme, anche se modesta, risulta più elevata nelle varietà francesi rispetto alle var. dioiche italiane

22 Canapa: contenuto in olio nei semi e qualità Treviglio Cavriana Gruppo ITA 31,0% 28,1% Gruppo FRA 28,5% 24,8% Gruppo: ITA > FRA Località: Treviglio > Cavriana var. italiane var. francesi Il Gruppo francese mostra una variabilità maggiore tra le diverse varietà Profilo acidi grassi Tutte le varietà hanno mostrato un profilo degli acidi grassi molto simile Circa 90 % dell olio è costituito da acidi grassi insaturi 55-60% da ac. linoleico (omega-6) ed il 20-25% da ac. linolenico (omega-3)

23 Canapa: contenuto proteico e controllo THC Contenuto proteico Nessuna differenza significativaper il contenuto proteico tra le diverse varietà e le due località Il contenuto proteico è risultato simile tra i due gruppi in entrambe le località. Treviglio Cavriana Gruppo ITA 346 g/kg 343 g/kg Gruppo FRA 343 g/kg 335 g/kg Contenuto in THC Il contenuto di THC è stato valutato nelle infiorescenze femminili, il sito dove il THC viene accumulato ai livelli più alti Per la legislazione europea il contenuto di THC in canapa da fibra deve essere < 0,2% del peso. Tutte le varietà di canapa hanno mostrato livelli di THC < 0,2% in entrambe le località Solo la varietà Fibranova ha mostrato livelli vicini a tale soglia di attenzione Poster: Russo e Reggiani

24 Canapa: caratterizzazione molecolare Caratterizzazione genetica delle 7 varietà di canapa mediantemarcatori molecolari: TBP e SSR SSR Size Motivo N alleli Locus (bp) PC (GAA)13(A)(GAA) PC (AAG) PC (TTG)9 3 1 PC (GTT)7 3 1 PC (CTA)9 4 1 PC (ACG)7 2 1 PC (GA) PC (CT) PC (GA) PC (GA) PC (CT) PC (CT) PC (CT) PC (AT) PC (TTA) PC (GTG)7 4 1 PC (TCT)8TCA(TCT)7 7 1 PC (TGG) PC (TAA)3-(AT)5 5 1 PC (TTGTG)4 3 1 Sono stati sviluppati circa 20 marcatori molecolari SSR, alcuni di essi sono risultati in grado di identificare alleli unici per ogni singola varietà di canapa Come nel caso del lino anche per la canapa i 20 marcatori SSR sviluppati potranno essere utilizzati dal breederper futuri programmi di incroci Poster: Braglia et al

25 Conclusioni I dati agronomici confermano l ottima attitudine della canapa alla produzione di biomassa con un ridotto impatto ambientale (meno input chimici: fitofarmaci e fertilizzanti) I nostri risultati confermano la possibilità di reintrodurre convenientemente la canapa in Lombardia anche se i responsi produttivi sono risultati più soddisfacenti per la produzione di steli che seme Le varietà monoiche sono più adatte per la produzione di seme Il ritorno della canapa su tutto il territorio italiano sarà possibile solo se si riuscirà a creare una filiera, a migliorare la meccanizzazione ed a continuare la ricerca scientifica

26 Ringraziamenti Valutazione agronomica Piernicola Masella RTD Immacolata Caruso RTD Caratterizzazione molecolare Laura Morello Silvia Gianì Diego Breviario Floriana Gavazzi Luca Braglia Assegnista Valutazione biochimica Remo Reggiani Roberto Russo Assegnista Ida Brambilla Sergio Mapelli Paola Pecchia Assegnista