Piante in provetta, un opportunità di innovazione per comparto piante grasse. Serena Viglione e Margherita Beruto

Transcript

1 Piante in provetta, un opportunità di innovazione per comparto piante grasse Serena Viglione e Margherita Beruto Giornata di approfondimento sulle piante grasse: aspetti fitopatologici, colturali e valorizzazione Sanremo, 10 Ottobre 2014

2 Attività di micropropagazione piante succulente iniziata nel 2011 Progetto Regionale (Marzo 2011-Gennaio 2013): «Strategie innovative di supporto al settore delle piante grasse e succulente in Liguria» Studi indirizzati a saggiare la reattività alla coltura in vitro di alcuni genotipi selezionati di piante succulente Da bibliografia, gli studi sono ancora esigui, inoltre si tratta di un comparto estremamente diversificato, per questo sono necessarie molteplici prove sperimentali 4 contratti con aziende locali per la produzione di piante in vitro

3 Le piante succulenti in Liguria Produzione ligure relativa alle piante grasse di poco più di 20 milioni, pari al 16% della nostra intera produzione di piante da vaso Comparto ancora dinamico, in cui si è riscontrato un incremento almeno nelle superfici coltivate che sono persino aumentate da 18 ettari nel 1984 a 23,5 nel 1990, 32,3 nel 2000 ed infine 44,2 nel 2005

4 Come la micropropagazione può supportare il settore delle succulente MICROPROPAGAZIONE: sistema di propagazione vegetativo rapido, utile per poter introdurre velocemente novità in una catena di produzione massale, sia mediante una diretta produzione ex vitro, sia attraverso la costituzione di piante madri ex vitro da cui sviluppare successivamente la produzione massale in vivo

5 Cos è la micropropagazione? Tecnica di propagazione vegetativa Basata sulla proliferazione di germogli su di un mezzo di coltura idoneo, in condizioni di crescita artificiali, lavorando in sterilità. Può realizzarsi a partire da germogli ascellari o avventizi. Generalmente, il propagatore, al fine di garantire la massima possibilità di propagazione conforme all originale (ottenimento cloni), preferisce rivolgersi alla proliferazione ascellare, mentre la proliferazione per germogli avventizi può determinare un elevata instabilità genetica (piante diverse da pianta madre). Tessuto somatico Embriogenesi Piantine radicate Pianta madre Organogenesi Callogenesi Coltura in sospensione Embriogenesi

6 Le fasi della micropropagazione FASE DI PREPARAZIONE PIANTE MADRI Dopo un opportuna selezione, coltivazione in condizioni fitosanitarie che favoriscano l ottenimento successivo di espianti reattivi ed asettici FASE DI INOCULO prelievo, disinfezione dell espianto e stabilizzazione della coltura asettica valutare modalità di sterilizzazione, materiale da inoculare (talea di foglia, gemma, etc.) e substrato di inoculo FASE DI MOLTIPLICAZIONE ripetuta moltiplicazione in vitro dei germogli, attraverso periodiche subcolture che prevedono la suddivisione dei germogli e il loro trasferimento su un substrato colturale fresco valutare composizione substrato, modalità di lavorazione e condizioni di crescita FASE DI RADICAZIONE prevede l induzione alla formazione di radici e può essere realizzata in vitro o direttamente in vivo valutare mezzo e condizioni ottimali per indurre la formazione di radici FASE DI ACCLIMATAZIONE prevede l adattamento progressivo delle plantule alle condizioni di crescita in vivo valutazione modalità e tempistiche

7 Limiti dei metodi tradizionali di propagazione delle piante succulente TECNICHE DI PROPAGAZIONE CLASSICHE Seme Innesto Taleaggio Porzione di fusto con gemme ascellari o apicali Singola foglia Pollone Bulbo Stolone con gemma Perdurare della dormienza e tassi di germinazione bassi Piante con patrimonio genetico diverso da piante madri (propagazione da seme) Stadio giovanile molto lungo, tempi lunghi per fioritura o produzione di nuovi germogli Tassi di moltiplicazione ridotti, sviluppo lento Ridotta radicazione Limiti spesso caratteristici di specie rare

8 Vantaggi di avviare un ciclo di propagazione a partire anche da una sola pianta o parte di pianta ottenere tassi di moltiplicazione assai elevati, perché si è svincolati dalle stagioni e dal normale ciclo vitale della pianta (moltiplicazione può essere condotta tutto l anno), inoltre, l impiego dei fitoregolatori nel mezzo colturale potenzia il processo di moltiplicazione Individui unici, nuovi ibridi, individui frutto di mutazioni Specie a rischio estinzione, rare specie inserite nelle liste CITES Specie che presentano capacità riproduttiva limitata e tassi di crescita molto lenti Plant Growth Regulation 33:19-23 (2001) Micropropagation of the endangered Aloe polyphylla A. L. Abrie & J. Van Staden J. AMER. SOC. HORT. SCI. 115(2): (1990) Micropropagation of Members of the Cactaceae Subtribe Catinae Philip W. Clayton1, John F. Hubstenberger, and Gregory C. Phillips

9 Vantaggi Migliore efficienza nella gestione del materiale vegetale (ridotti spazi di coltivazione) semine in vitro che portano allo sviluppo della pianta da seme in tempi raccorciati rispetto alla riproduzione sessuale tradizionali oltre a favorire migliore efficienza nella gestione del materiale vegetale di moltiplicare piante esenti da patogeni e, mediante la coltura di apici meristematici, di produrre piante esenti da infezioni virali International Journal of Chemical and Biochemical Sciences 1(2012):6-10 Micropropagation in vitro of Opuntia Ficus-Indica in south of Morocco A. El Finti, R. El Boullani, F. El Ayadi, N. Ait Aabd and A. El Mousadik In vitro Cell.Dev.Biol.-Plant 34: (1998) Micropropagation of 21 species of Mexican cacti by axillary proliferation Perez Molphe Balch E, Perez Reyes M E, Villalobos Amador E, Meza rangel E Experientia 32: (1976) Vegetative propagation of cactus Mamillaria woodsii trough tissue cultures. Kolar Z, Bartek J, Viskot

10 Svantaggi costi maggiori rispetto alle classiche tecniche di moltiplicazione, determinato dal costo elevato iniziale per la realizzazione del laboratorio e per la manodopera specializzata recalcitranza alla coltura in vitro per alcune specie possibilità di ottenere varianti somaclonali per gli elevati tassi di moltiplicazione, problematiche legate a chimere necessità di valutare per ogni specie un protocollo adeguato

11 Valutata propagazione in vitro di 25 specie:» 11 Crassulaceae (7 Crassule e 4 Echeverie)» 2 Liliaceae (Gasteria e Gasteraloe)» 6 Cactaceae (Astrophytum, Copiapoa, Opuntia, Notocactus)» 2 Agavaceae (Agave)» 1 Bromeliaceea (Dyckia)» 1 Hyacinthaceae (Ledebouria)» 1 Xanthorrhoeaceae (Haworthia)» 1 Dioscoreaceae (Dioscorea) Introdotte in vitro con successo 19 specie Prime consegne di piante provenienti da vitro realizzate a partire da Aprile 2013, in totale sono state consegnate ad oggi piante Presenti attualmente in laboratorio piante

12 7specie in laboratorio: C. alba, C. barklyi, C. Buddha s Temple, C. columella, C. deceptor, C. pyramidalis, C. Starburst classiche tecniche di propagazione: sviluppo lento o non omogeneo ottenuto protocollo ottimale di micropropagazione Valutazione inoculo: gemme apicali ed ascellari, ma anche semplice foglia Sterilizzazione con etanolo 70%, ipoclorito di sodio 2%, risciacquo con soluzione acquosa di acido citrico ed ascorbico Substrato agarizzato privo di ormoni 70% di materiale reattivo alla coltura in vitro Valutazione moltiplicazione: Ottimale su substrato colturale gelificato con formulazione minerale MS, 3% di saccarosio, privo di ormoni Fenomeni di iperidricità su mezzi contenenti citochinine Tassi di moltiplicazione elevati : da 1 pianta si ottengono in media 4-6 piante ogni trasferimento (8 settimane) Valutazione radicazione: Si è osservata radicazione direttamente in fase di moltiplicazione su tutti i substrati valutati Valutazione acclimatazione: Successo in media del 60-90% Famiglia crassulaceae GENERE CRASSULA

13 4specie presenti in laboratorio: E. subrigida, E saragoza, E Mexico Giant, E. Secunda Compto caurosel sviluppo lento, difficile mantenimento variegatura con classiche tecniche di propagazione ottenuto protocollo ottimale di micropropagazione Valutazione inoculo: gemme apicali ed ascellari, ma anche semplice foglia Sterilizzazione con etanolo 70%, ipoclorito di sodio 2%, risciacquo con soluzione acquosa di acido citrico ed ascorbico Substrato agarizzato privo di ormoni 70% di materiale reattivo alla coltura in vitro Valutazione moltiplicazione: Ottimale su substrato colturale gelificato con formulazione minerale MS, 3% di saccarosio contenente citochinine a concentrazioni ridotte Ridotti fenomeni di iperidricità su mezzi contenenti fitoregolatori Propagazione per gemme ascellari per mantenere variegatura Tassi di moltiplicazione discreti: da 1 pianta si ottengono in media 3-5 piante ad ogni trasferimento Valutazione radicazione: Si è osservata radicazione direttamente in fase di moltiplicazione su tutti i substrati valutati Valutazione acclimatazione: Successo in media del 80-90% Famiglia crassulaceae GENERE ECHEVERIA

14 Famiglia liliaaceae GENERE GASTERALOE 1 specie presente in laboratorio: Gasteraloe Green Ice Non si riescono ad ottenere semi alle nostre condizioni climatiche e propagazione lenta con tecniche tradizionali ottenuto protocollo ottimale di micropropagazione Valutazione inoculo: gemme apicali, ma anche semplice foglia Sterilizzazione ottimale con etanolo 70%, ipoclorito di sodio 2%, risciacquo con soluzione acquosa di acido citrico ed ascorbico Substrato agarizzato privo di ormoni 50% di materiale reattivo alla coltura in vitro Valutazione moltiplicazione: Ottimale su substrato colturale gelificato con formulazione minerale MS, 3% di saccarosio contenente citochinine Ridotti fenomeni di iperidricità su mezzi contenenti fitoregolatori Tassi di moltiplicazione ottimali: da 1 pianta si ottengono in media 4 piante ogni trasferimento Valutazione radicazione: Si è osservata radicazione direttamente in fase di moltiplicazione su tutti i substrati valutati Valutazione acclimatazione: Successo in media del 90%

15 Famiglia agavaceae GENERE AGAVE 2 specie della famiglia agavaceae valutate, 1 introdotta in vitro: Agave pumila pianta con sviluppo in vivo lentissimo, 5 anni per dare primo germoglio ottenuto protocollo discreto di micropropagazione Valutazione inoculo: gemme apicali, ma anche semplice foglia che però non ha dato gemme Sterilizzazione ottimale con etanolo 70%, ipoclorito di sodio 2%, risciacquo con soluzione acquosa di acido citrico ed ascorbico Substrato agarizzato privo di ormoni Valutazione moltiplicazione: Ottimale su substrato colturale gelificato con formulazione minerale MS, 3% di saccarosio contenente citochinine Tassi di moltiplicazione non ancora ottimali: da 1 pianta sono state ottenute 22 piantine in 2 anni Valutazione radicazione: Si è osservata radicazione direttamente in fase di moltiplicazione Valutazione acclimatazione: Ancora da realizzare

16 FAMIGLIA CACTACEAE : -Produzione di germogli da areole di Notacactus magnificus -Germinazione in vitro di Astrophytum caput-medusae, A. myriostigma, etc. -Valutazione forma crestate di Opuntia sp CAUDICIFORMI: - germinazione in vitro di Dioscorea elephantipes

17 Lavori futuri su specie variegate, forme crestate, propagazione cactaceae

18 GRAZIE PER L ATTENZIONE!!!!