Anna Benedetti CRA- Centro di Ricerca per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo anna.benedetti@entecra.il

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1 Lo scenario nazionale e le recenti misure indirizzate alla biodiversità del suolo Anna Benedetti CRA- Centro di Ricerca per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo anna.benedetti@entecra.il

2 LA VITA NEL SUOLO Il suolo nasconde un numero straordinario di forme di vita, un intricata rete di interazioni che coinvolge un enorme quantità di biomassa vivente, oltre 3000 Kg/ha in un suolo agricolo (Bloem et al., 2003). Oltre il 95% della biodiversità dell intero Pianeta è nel suolo Pochi grammi di terreno possono contenere miliardi di batteri, centinaia di chilometri di ife fungine, decine di migliaia di protozoi, migliaia di nematodi, centinaia di insetti, aracnidi, vermi e centinaia di metri di radici di piante.

3 Biodiversità invisibile Animali decine Piante centinaia Vermi org mq Microrganismi org mq

4 SUOLO PIANTA MICRORGANISMI BIODIVERSITA FUNZIONI BIOLOGICHE DEL SUOLO APPROCCIO ECOSISTEMICO RELAZIONI SUOLO PIANTA

5 Strategia nazionale per la biodiversità TRE OBIETTIVI - Il primo obiettivo del piano nazionale è massimizzare la salvaguardia e il recupero della biodiversità e dei servizi ecosistemici al fine di garantire il ruolo chiave per la vita sulla Terra e il benessere umano. Il secondo vuole favorire l'adattamento delle specie e degli ecosistemi naturali e seminaturali ai cambiamenti climatici e adottare le opportune misure di mitigazione. Con il terzo si intende integrare la conservazione della biodiversità nelle politiche economiche e di settore. Piano Nazionale per la biodiversità

6 Piano Nazionale per la biodiversità 4 Agricoltura 5 Foreste Piano Nazionale sull agrobiodiversità Conferenza Stato Regioni Comitato permanente per la Conservazione Risorse Genetiche

7 Programma Nazionale Biodiversità di interesse agrario Biodiversità vegetale Biodiversità animale Biodiversità microbica

8 Adozione delle linee guida nazionali per la conservazione in situ, on farm ed ex situ, della biodiversità vegetale, animale e microbica di interesse agrario. (12A08142) GAZZETTA UFFICIALE DELLA REPUBBLICA ITALIANA Serie generale - n. 171

9 PNBA - PIANO NAZIONALE SULLABIODIVERSITA DI INTERESSE AGRARIO: ATTUAZIONE DELLA FASE A Gruppo di Lavoro sulla Biodiversità Agraria Gruppo MICROBIOLOGIA: Prof. Gianluigi Cardinali Università degli Studi di Perugia Dott.ssa Anna Benedetti CRA Centro per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo

10 Programma Nazionale Biodiversità di interesse Agrario LINEE GUIDA PER LA CONSERVAZIONE DELLE RISORSE GENETICHE MICROBICHE DI INTERESSE AGROALIMENTARE 1. Individuazione dei descrittori comuni per specie 2. Metodologia comune e condivisa per la caratterizzazione morfologica e molecolare; 3. Linee guida per la conservazione vegetale ed animale e microbiche insitu, on-farm, ex-situ;

11 PUNTI CHIAVE DEL LAVORO 1. Descrizione delle RG microbiche di interesse agrario loro significato a. La natura dei MO, sua diversità da piante ed animali b. Significato e consenso dei maggiori concetti ontologici e applicativi 2. Definizione di una base con ampio consenso scientifico sulle maggiori definizioni operative a. I vari livelli di marcatori b. Utilizzabilità e robustezza scientifica 3. Individuazione dei protocolli a. Specificazione ambientale e alimentare b. Generalizzazione sui punti critici metodologici c. Individuazione e commento critico dei protocolli originali e manualistica già esistente d. Spiegazione dei principali sistemi di funzionamento delle diverse metodologie

12 PUNTI CHIAVE DEL LAVORO 4. Analisi critica, retrospettiva e prospettica dei sistemi di conservazione a. Descrizione dei sistemi di conservazione (in situ, ex situ, on farm, in factory) b. Limitazioni inerenti le collezioni esistenti (disponibilità ad ulteriori azioni) c. Analisi critica dei sistemi di conservazione d. Proposte strategiche (alimentare ed ambientale) e. Proposte operative 5. Principi per gestire i rischi di estinzione ed erosione genetica delle RGM a. Definizione dei possibili scenari di riduzione delle RGM b. Strategie sostenibili di contenimento c. Il ruolo chiave del biomonitoraggio

13 1. Armonizzazione settore alimentare e ambientale L oggetto di studio ed osservazione sono i microrganismi quindi in termini di caratterizzazione generica gli argomenti possono essere discussi e sviluppati senza porre diversificazioni tra comparto alimentare e ambientale (concetto di specie, concetto funzionale e biologico del concetto di specie), concetto di diversità microbica, glossario. Marcatori: preliminari, obiettivi e laboratoriali alimentare ambientale Esigenza di uniformare le informazioni ed i rilievi tenendo conto che il Settore d applicazione è molto diverso: alimenti e colture agrarie

14 Linee guida per la conservazione dei microrganismi Definire le opportune strategie sulla conservazione dei microrganismi di interesse agricolo; Fornire indicazioni sui criteri e sui requisiti minimi per garantire il mantenimento della variabilità genetica; Risultati attesi Manuali contenenti le linee guida per la conservazione ex-situ ed esperienze in-situ; Glossario dei Termini.

15 Da Benedetti A. e Cardinali G. (2011)

16 Marcatori preliminari I marcatori preliminari sono quelli che consentono di individuare un sito o situazione potenzialmente interessante per la caratterizzazione e successiva conservazione della biodiversità di interesse agrario Prodotto IGT Area naturale Fertilità del suolo Qualità dell aliment o Marcatori obiettivi Sono marcatori obiettivi tutti quei parametri che consentono di evidenziare uno stato o caratteristiche che leghino un prodotto od un ambiente a dei processi metabolici microbici essenziali perché si determino risultati univoci e caratteristici (ad esempio: qualità del prodotto alimentare, fertilità del suolo) Marcatori molecolari hanno un importanza determinante nello studio della biodiversità microbiologica. Possono essere distinti in quelli impiegati a livello di identificazione (determinazione di specie), di caratterizzazione (descrizione dei ceppi entro specie) o in metagenomici (analisi di popolazioni di genomi). Anche in questo caso è essenziale definire i marcatori in base ai gruppi microbici e sceglierli (o ordinarli) in base alla loro efficacia. MARCATORI PER CARATTERIZZAZIO NE MARCATORI PER IDENTIFICAZION E

17 Marcatori: preliminari, obiettivi e laboratoriali laboratoriali Molecolari Preliminari Obiettivi Identificazione caratterizzazione

18 Tipo di indicatore Indicatore Macroscopico Biodiversità TESSITURA Sabbia Limo Argilla Franco - X X + X +/- X + COLORE Bruno Marrone Bianco X + X + X - COLTURA Leguminosa Graminacea Prato X + X - Marcatori preliminari

19 SUOLO Compilazione scheda informativa CASO A CASO B ROUTIN E EROSIONE ALTO VALORE Conservazione del germoplasma vegetale Raccolta suolo corrispondente CASO A 1 4 CASO B Livello Azione 0 Analisi matricale 1 Valutazione della IBF Conservazione del suolo ex situ 2 Analisi della composizione genetica e funzionale della comunità microbica 3 Sequenziamento e caratterizzazione di singole specie ed eventuale conservazione ex situ 4 Monitoraggio spazio-temporale. Il monitoraggio spaziale potrà essere facoltativo, mentre il monitoraggio temporale sarà obbligatorio.

20 2. Necessità di contemperare dettaglio, comprensività, fruibilità delle metodiche e delle strategie analitiche Marcatori morfologici ALIMENTI alimenti ambiente AMBIENTE Marcatori molecolari Sono comuni, si devono effettuare solo modificazioni legate alla matrice di partenza

21 Gerarchie di indicatori Non esistono veri e propri indici, intesi nel senso comune del termine, ma dei parametri che, se ben integrati, riescono a fornire indicazioni precise sul grado di fertilità biologica del suolo e sulla biodiversità ad essa associata. La caratterizzazione della diversità microbica di un suolo, e della sua biodiversità in genere, va perciò costruita per livelli di approssimazione. Le analisi da condurre sono state suddivise in 4 livelli, sulla base del grado di approfondimento dell informazione cercata: I livello II livello III livello IV livello Analisi chimico-fisiche e biologiche di base Estrazione e analisi fingerprinting del DNA totale dal suolo Caratterizzazione tassonomica del singolo microrganismo Monitoraggio spazio-temporale

22 Gerarchie di indicatori Non esistono veri e propri indici, intesi nel senso comune del termine, ma dei parametri che, se ben integrati, riescono a fornire indicazioni precise sul grado di fertilità biologica del suolo e sulla biodiversità ad essa associata. La caratterizzazione della diversità microbica di un suolo, e della sua biodiversità in genere, va perciò costruita per livelli di approssimazione. Le analisi da condurre sono state suddivise in 4 livelli, sulla base del grado di approfondimento dell informazione cercata: I livello II livello III livello IV livello Analisi chimico-fisiche e biologiche di base Estrazione e analisi fingerprinting del DNA totale dal suolo Caratterizzazione tassonomica del singolo microrganismo Monitoraggio spazio-temporale

23 Biodiversità attuale ed assoluta

24 Non ci può essere conservazione di nessun tipo di biodiversità senza la fertilità del suolo Tim Kasten, Deputy Director of Division of Environmental Policy Implementation, United Nations Environment Programme, Nairobi Jos Delbeke, Director-General Climate Action Directorate-General European Commission Soil, Climate Change and Biodiversity, Where do we stand? Bruxelles, September 2010

25 Grazie per l attenzione