LE BANCHE DEL GERMOPLASMA PER LA CONSERVAZIONE DELLE SPECIE VEGETALI RARE E MINACCIATE

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1 LE BANCHE DEL GERMOPLASMA PER LA CONSERVAZIONE DELLE SPECIE VEGETALI RARE E MINACCIATE

2 Alcuni casi di minaccia particolarmente grave si hanno per alcune flore insulari. Nella flora dell Arcipelago delle Canarie, ad esempio, molti taxa sono rappresentati da un numero minimo di individui sopravvissuti nell ambiente naturale; ciò accade per alcune specie di generi endemici, quali Kunkeliella (Santalaceae) e Bencomia (Rosaceae); analogamente Sambucus palmensis (Caprifoliaceae) pare sia presente nell isola di Tenerife con un solo individuo (Pignatti, 1995).

3 Le piante rare e/o minacciate, finché possibile, dovrebbero essere sottoposte ad azioni di conservazione in situ, cioè all interno del loro ambiente di vita, come, per altro, fortemente raccomandato dalla CBD (Convenzione sulla Diversità Biologica), adottata a Rio de Janeiro nel 1992 (Blasi, 2003). Solo nei casi di effettiva impossibilità di protezione in situ, va affrontato il problema della conservazione ex situ, cioè fuori dall ambiente di vita (AA.VV., 2001).

4 A tal fine, si realizzano collezioni di piante vive, coltivate in serra o in aiuola, o parti di esse, per lo più semi, come nel caso delle raccolte a fine di scambio degli Orti Botanici (Index Seminum). Tuttavia, tali raccolte di semi o piante non possono essere mantenute per tempi molto lunghi; i motivi sono molteplici: in parte vanno ricercati nella difficoltà di coltivazione oppure in relazione a motivi genetici (impoverimento genetico, incrocio con individui di altre popolazioni in coltura, ecc.) o al naturale deperimento del materiale (es. vitalità dei semi).

5 Tuttavia, ormai da diversi decenni, è in uso un ulteriore strategia, consistente nel conservare per lungo tempo il germoplasma delle piante, cioè del materiale ereditario contenuto in parti vive, soprattutto i semi, ma anche pollini, spore e tessuti meristematici (Linington e Pritchard, 2001; Primack e Carotenuto, 2003). Ciò avviene tramite la raccolta in natura di questo materiale e il suo deposito presso centri altamente specializzati, denominati banche del germoplasma ; queste operano l azione della crioconservazione, cioè il congelamento controllato, per tempi pressoché indefiniti. Così facendo si può portare avanti per le piante una valida politica di prevenzione dall estinzione, a lungo termine.

6 L'efficienza di operazioni di conservazione ex situ diventano pertanto un valido strumento a sostegno della conservazione in situ. Infatti, può accadere che le pressioni sull'ambiente siano tali da impedire la conservazione delle piante nei loro habitat naturali (per evoluzione naturale della vegetazione, inquinamento, effetto dei cambiamenti climatici, variazioni del livello idrico di bacini idrici, espansione di specie esotiche, ecc.). Nell impossibilità di fornire alle piante, persino nelle migliori aree protette, una salvaguardia completa, i semi delle piante assumono un ruolo fondamentale, grazie alla possibilità di custodirli al sicuro in una banca del germoplasma.

7 Se una pianta si estinguesse in natura, grazie ai semi preventivamente immagazzinati, essa non sarà perduta per sempre e potrà essere reintrodotta in natura. In questo modo, i semi potranno essere utilizzati in avvenire per contribuire a recuperare gli ambienti danneggiati o distrutti o, ancora, ad aumentare il numero di individui di popolazioni di specie rare. Del resto, anche a livello europeo le strategie di conservazione delle piante prevedono l utilizzazione sempre più ampia di banche del germoplasma, almeno per le entità a maggior rischio di scomparsa.

8 Cos è e come funziona una banca del germoplasma

9 Una banca del germoplasma (germ plasm bank), comunemente detta anche banca dei semi (seed bank) è una struttura che si occupa della conservazione del materiale genetico ereditario, il germoplasma o plasma germinale, sotto forma di semi, spore, pollini o tessuti meristematici. Il processo che porta all immagazzinamento ed alla conservazione del plasma germinale parte dalla raccolta in natura dei semi, fino alle intere piante vive, necessari per questo scopo.

10 è fondamentale conoscere le caratteristiche bio-ecologiche delle specie che si vogliono raccogliere: areale di distribuzione, habitat in cui crescono, ciclo fenologico, ecc. Una volta individuate e studiate le diverse popolazioni dei taxa, viene effettuata la raccolta del materiale, cercando di acquisire il germoplasma del più alto numero di individui possibile, per ogni popolazione considerata, al fine di garantire una sufficiente diversità genetica; ciò, per altro, va effettuato senza ledere la popolazione stessa (es. nel caso di pochi individui).

11 Una volta che il materiale viene introdotto nella banca del germoplasma, si effettua la registrazione su di un apposito data-base di tutti i dati relativi all entità oggetto della raccolta. Le tecniche adottate per la conservazione dei semi, a questo punto, sono essenzialmente simili tra le diverse strutture; variano solamente il metodo di confezionamento e le temperature a cui il germoplasma viene conservato

12 Per mantenere la vitalità dei semi durante il loro stoccaggio e di conseguenza garantire la massima longevità, è fondamentale che questi siano di alta qualità. Il più importante fattore che influisce sulla potenziale longevità dei semi è l umidità in essi contenuta. A seconda di come i semi reagiscono ad una diminuzione della loro umidità interna (come risposta ad un azione di essiccamento), si determinerà se potranno o meno essere conservati con successo.

13 Per descrivere come i semi si adattano o meno a differenti condizioni di conservazione, sono state proposte alcune definizioni, valutando principalmente il contenuto minimo di umidità necessario per mantenere i semi vitali durante lo stoccaggio a basse temperature. Le definizioni più comuni si devono a Robert (1973), il quale distingue due categorie in cui si possono suddividere i semi: ortodossi e recalcitranti (Pritchard, 1995; Farrant et al., 1998).

14 Molte specie vegetali producono semi che rientrano nella categoria dei semi ortodossi, vale a dire che tollerano l essiccamento dei loro tessuti. Infatti, sopravvivono ad una disidratazione fino ad un contenuto di umidità assai basso (3-5 % del peso fresco); quindi questi sono semi idonei alla conservazione a basse temperature. La maggior parte dei semi provenienti da frutti secchi deiscenti ed indeiscenti appartiene a questa categoria.

15 Si definiscono invece recalcitranti, quei semi che non tollerano la disidratazione, poiché non sopravvivono a valori di umidità interni inferiori al % del loro peso fresco. Conservare semi con un alto valore di umidità interna a temperature inferiori allo zero, provocherebbe danni letali ed irrimediabili alle cellule dei semi stessi, causati dalla formazione al loro interno di cristalli di ghiaccio. Questo significa che i semi recalcitranti non tollerano il congelamento. Recenti ricerche hanno però evidenziato che esistono specie vegetali che producono semi che non appartengono a nessuna delle due categorie sopra citate. Con il termine intermedi si vuole indicare quei semi che sopportano meglio dei semi recalcitranti un elevata diminuzione dell umidità interna, ma non quanto gli ortodossi (Ellis et al., 1990; 1991a,b).

16 Un secondo fattore di notevole importanza che influisce sulla tolleranza al grado di essiccamento è la maturità dei semi. Ad esempio, alcuni semi recalcitranti mostrano un elevata tolleranza se sottoposti ad una forte disidratazione, se essi sono stati raccolti in una fase ottimale del loro sviluppo (Tompsett e Pritchard, 1993).

17 Il trattamento dei semi ortodossi per la loro conservazione prevede diverse fasi. Innanzitutto, si procede alla pulizia e alla selezione, spesso utilizzando sistemi ai raggi X (Linington et al., 1995) per valutare la qualità dei semi stessi (vitali o non vitali). Dopo di ché i semi vengono posti in camera d essiccazione, ad una temperatura di C e con un umidità relativa non superiore al 15 %. Tale procedura può avere durata variabile, in funzione delle caratteristiche dei semi, solitamente giorni. Per facilitare e verificare l effettivo disseccamento dei semi, questi vengono posti in contenitori insieme a gel di silice (che vira di colore in caso di presenza di umidità). Successivamente, i semi vengono ulteriormente selezionati e controllati, quindi pesati con un sistema di tipo gravimetrico, prima di essere racchiusi in appositi contenitori. I semi quindi vengono posti in celle frigorifere, ad una temperatura compresa tra 0 e 5 C, per un periodo di giorni, al fine di verificare il corretto essiccamento.

18 Superata questa prova, si può incapsulare definitivamente il materiale, ponendo i semi in capsule sterili, chiuse alla fiamma ed in assenza di gas; per fare ciò i semi vengono inseriti in provette di vetro, nella cui parte superiore viene posto un setto di cotone e il gel di silice, per poter verificare anche successivamente la presenza di umidità, grazie a controlli periodici. La chiusura viene effettuata con saldatore ossigeno-propano cercando, per quanto possibile, di estrarre i gas presenti.

19 La capsula di vetro, una volta chiusa, viene etichettata, ponendo sia il numero di matricola che la data di confezionamento; quindi, viene collocata nella banca del germoplasma e sottoposta a crioconservazione ad una temperatura compresa tra i 20 e i 25 C, garantendone così una vitalità prolungata, che viene stimata in alcune centinaia d anni. Ogni 5 anni, su piccoli campioni, appositamente predisposti, vengono effettuate delle prove di germinazione del materiale conservato, al fine di controllarne la vitalità.

20 Tutti i dati relativi ai test di germinabilità, via via effettuati, sono anch essi inseriti nel data-base, al fine di costituire una documentazione completa e indispensabile in caso di utilizzo dei semi. Per i semi che, sulla base di sperimentazioni, hanno evidenziato l impossibilità di essere conservati alle temperature sopra riportate (semi recalcitranti), si adottano strategie alternative, come la conservazione in azoto liquido.

21 Le banche del germoplasma, almeno quelle legate a strutture di ricerca, oltre alla resistenza alla crioconservazione, si preoccupano anche di indagare le condizioni che portano alla germinabilità dei semi delle diverse specie, al fine di individuare le migliori tecniche di conservazione dei semi stessi, in vista di una futura ed efficace reintroduzione in situ delle specie in pericolo d estinzione.

22 Le banche del germoplasma, in generale, sono degli strumenti molto efficaci e, dal punto di vista finanziario, poco onerosi per la conservazione, soprattutto se paragonati, ad esempio, alle strutture e alle tecniche adottate per gli animali (Massa e Ingegnoli, 1999); infatti, i semi occupano uno spazio limitato, richiedendo al tempo stesso, una volta archiviati, pochi controlli periodici, quindi uno scarso impiego di personale addetto. Ne deriva che per ogni singola specie possono essere immagazzinati contemporaneamente, migliaia di semi.

23 Tuttavia, non bisogna dimenticare che queste strutture, per la loro stessa natura, debbono garantire una continuità nella loro attività di conservazione, soprattutto per la fase di congelamento dei semi, non interrompendo mai la così detta catena del freddo. Ciò implica enti di gestione e strutture permanenti, sia sul piano finanziario che operativo. Pertanto, l apertura di nuove banche del germoplasma deve essere valutata sempre con grande attenzione e fin dall inizio si debbono prevedere tempi di attività lunghi, se non a termine infinito.

24 Le banche del germoplasma operanti in Europa ed Italia

25 Le prime banche del germoplasma sono state create all interno di Orti Botanici alla fine degli anni 70, in Gran Bretagna. Attualmente le banche del germoplasma presenti in tutto il mondo sono circa 250, distribuite essenzialmente nei paesi industrializzati. In Europa ammontano ad un centinaio, di cui un ottantina nei Paesi centro e nord-europei e circa venti nel sud Europa.

26 In Italia sono attive circa dieci banche del germoplasma; tra queste le più importanti sono quelle presenti negli Orti Botanici universitari di Palermo, Cagliari e Pisa; inoltre, una nuova banca del germoplasma a fini conservazionistici è stata recentemente istituita a Trento, sotto la gestione del Museo Tridentino di Scienze Naturali; inoltre, sono note la banca di Lucca e quella dell Istituto del Germoplasma di Bari, gestita dal Consiglio Nazionale per le Ricerche (CNR). Quest ultima ha raccolto in tutto il mondo campioni vegetali e si occupa principalmente di specie di interesse agronomico.

27 Oggi la più importante banca del germoplasma del mondo per numero di specie conservate è senz altro quella presente nella località di Wakehurst Place ad Ardingly, nel West Sussex (Gran Bretagna). Si tratta di una struttura di proprietà del National Trust britannico, gestita dai Royal Botanic Gardens di Kew (Linington, 2001). La banca, rappresenta una sede staccata del famoso orto botanico londinese; in essa si persegue il fine di conservare la diversità genetica vegetale del pianeta e già dalla fine degli anni 90 è stato creato a tale scopo un progetto denominato Millennium Seed Bank (MSB), supportato anche con fondi della Lotteria Nazionale Inglese e di numerosi privati. Da alcuni anni, la banca inglese può contare su una nuova struttura assolutamente innovativa e in grado di permettere sicuramente il raggiungimento degli obbiettivi prefissati.

28 Il progetto della banca del germoplasma denominato MSB, sviluppato e gestito dal Dipartimento di Conservazione dei Semi dei Royal Botanic Gardens di Kew, è un tentativo di conservazione delle piante a livello planetario. Considerato lo stato di minaccia di molte popolazioni di specie vegetali in diverse parti del mondo, il progetto mira a raccogliere e conservare i semi di entità, il 10 % della flora mondiale, entro il 2010.

29 Particolare enfasi è stata data alla conservazione delle piante provenienti dalla vegetazione di zone aride, che forniscono sostentamento alle popolazioni in molti dei Paesi più poveri del mondo e che rischiano di scomparire a causa del progredire della desertificazione (Smith e Linington, 1997). Si pensa di raggiungere questo risultato attraverso la collaborazione con organizzazioni botaniche e non, di molteplici nazioni. Inoltre, la flora della Gran Bretagna è già stata archiviata al 90 %.

30 Esempi di conservazione del germoplasma in Italia Come sopra ricordato, in Italia e, soprattutto, in zona mediterranea è da tempo attiva e sviluppata l attività di archiviazione dei semi di molte specie vegetali spontanee, sia in ambito universitario (in particolare Palermo) che extrauniversitario (Lucca, Bari, Potenza, Corpo Forestale dello Stato). In Italia settentrionale, invece, l attività di seed banking di specie spontanee e, in particolare, di specie di interesse conservazionistico risulta ancora poco sviluppata; al momento la banca del germoplasma più attiva in tal senso è quella di Trento, operante dal 2002.

31 Attualmente, progetti di raccolta sono in corso in altre località lombarde, con il programma di archiviare, entro due-tre anni, in banca del germoplasma le specie più rare e/o minacciate della flora regionale. Questo progetto è svolto nell ambito delle attività del Centro per la Tutela della Flora Autoctona della Regione Lombardia.