Miglioramento genetico, recupero e valorizzazione del germoplasma - Aspetti nutraceutici

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1 Le filiere cerealicole in Toscana: problematiche attuali e prospettive future Miglioramento genetico, recupero e valorizzazione del germoplasma - Aspetti nutraceutici Stefano Benedettelli, Università di Firenze Laura Ercoli, Scuola Superiore Sant Anna di Pisa Firenze- 25 gennaio 2017 Sala Pegaso-Palazzo Sacrati Strozzi Piazza Duomo, 10

2 MIGLIORAMENTO GENETICO DEL FRUMENTO IN TOSCANA 1922 Fontarronco: Michahelles; 1925 sotto la direzione del Prof. E. Avanzi con l istituzione dell Istituto di Cerealicoltura annesso al R. Istituto Superiore di Agraria; 1927 Ente Consorziale Interprovinciale Toscano per le Sementi oggi Ente Toscano Sementi (ETS);

3 Prof. Alberto Oliva

4 Prof. Marino Gasparini

5 Varietà Verna Prof. Renzo Landi Varietà Sieve

6 PRINCIPALI INCROCI EFFETTUATI DA MICHAHELLES

7 COLLEZIONE FRUMENTI TENERI E DURI DIPARTIMENTO DI SCIENZE AGRARIE, ALIMENTARI E AGROAMBIENTALI UNIVERSITÀ DI PISA Risultato del lavoro di selezione e ibridazione iniziato a Pisa nel 1925 sotto la direzione del Prof. E. Avanzi con l istituzione dell Istituto di Cerealicoltura annesso al R. Istituto Superiore di Agraria. Consistenza attuale 9 linee di frumento duro 9 linee di frumento tenero selezionate come le più adattate alle condizioni locali Curatori Dott.ssa Iduna Arduini Dott. Marco Baldanzi

8 NUOVO ORIENTAMENTO DEL MIGLIORAMENTO GENETICO Adattare la varietà all ambiente. Breeding evolutivo e selezione partecipata; Costituire un materiale di base valutato attraverso il pre-breeding per garantire: adeguate caratteristiche agronomiche produttive; caratteristiche tecnologiche ottimizzate; migliorate caratteristiche nutraceutiche; Costituzione di varietà multilinee; Identificazione di metodi agronomici a basso input energetico.

9 RETE DEI POLI TOSCANI PER IL COLLAUDO ED IL TRASFERIMENTO DELL INNOVAZIONE Istituti agrari; Centri di ricerca regionali: Alberese, Cesa, ETS; Università: Pisa, Siena e Firenze; CNR, CRA; Aziende Agricole. Prove di valutazione del materiale in selezione in Toscana e di altro materiale proveniente da istituzioni fuori dalla Toscana; Momenti formativi: seminari, workshop, incontri tecnici, breeding partecipativo

10 VALUTAZIONE DEL GERMOPLASMA: PRE-BREEDING Valutazione delle interazioni genotipo-varietà x ambiente; Identificazione dei genotipi parentali in base alle caratteristiche produttive, tecnologiche e nutraceutiche; Costituzione del nucleo evolutivo, capace di generare nuove varietà popolazioni, adatte all ambiente e ai cambiamenti climatici; Breeding partecipativo.

11 VISITE GUIDATE E VALUTAZIONE DEL MATERIALE IN SELEZIONE Visite guidate nelle aziende ai campi di riproduzione dei parentali, delle accessioni in valutazione e del pool genico segregante. Affidamento del materiale evolutivo agli agricoltori: verifica dell adattamento

12 IDENTIFICAZIONE DELLE MIGLIORI PRATICHE COLTURALI Minima lavorazione Sovesci (pluri-essenze) specifici per ogni zona di coltivazione Rotazione triennale, su circa mezzo ettaro. La rotazione prevede una coltura sfruttante, una miglioratrice ed una da rinnovo. Utilizzo di Microorganismi

13 Coltivazione COSTITUZIONI DI FILIERE PRODUTTIVE Raccolta Stoccaggio pulitura Molitura e abburattatura Commercializzazione Preparazione del pane Impastamento Acqua Stoccaggio farine Lievito

14 COSTITUZIONI DI FILIERE PRODUTTIVE Esempi in Toscana: Pane di Montespertoli DOP del pane Toscano Pasta di Asciano Piazzoletta Semproniano Azienda Floriddia Associazione Grani Antichi Bagno a Ripoli Gran Prato

15 Le filiere cerealicole in Toscana: problematiche attuali e prospettive future Miglioramento genetico, recupero e valorizzazione del germoplasma - Aspetti nutraceutici Stefano Benedettelli, Università di Firenze Laura Ercoli, Scuola Superiore Sant Anna di Pisa Firenze - 25 gennaio 2017 Sala Pegaso-Palazzo Sacrati Strozzi Piazza Duomo, 10

16 Composti nutraceutici Composti attivi presenti negli alimenti con effetti benefici sulla salute dell uomo, in termini di prevenzione e trattamento delle malattie (De Felice, 1992) Alimenti funzionali Veicolano composti nutraceutici L esigenza di alimenti funzionali, anziché d integratori dietetici, nasce dal fatto che gli elementi bioattivi esercitano una ridotta attività se somministrati in seguito ad estrazione e purificazione, poiché privi di co-attivatori.

17 Ferro e Zinco Polifenoli e flavonoidi Attività antiossidante Fitati Acido alfa-lipoico Acidi grassi volatili polinsaturi e fitosteroli Acido folico Endosperm a Amido e proteine Carotenoidi Tiamina (B1) Selenio Germe Lipidi Flavonoidi Minerali (Fe e Zn) Vitamina B e E Strato aleuronico Antiossidanti (polifenoli,flavonoidi) Vitamina B e E Minerali (Fe e Zn) Acido alfa-lipoico Fitati

18 Percentage of modification (post-pre) Controllo Triticum turanicum P< % P<0.01 P<0.05 P< % -4.0% -2.1% -2.8% -1.6% -1.4% -7.8% Sofi et al., Eur J Clin Nutr 2013

19 Strategie per incrementare il contenuto di nutraceutici nella granella 1.Scelta del genotipo 2.Utilizzo di microrganismi benefici 3.Tecnica di concimazione

20 Strategie per incrementare il contenuto di nutraceutici Scelta del genotipo Anno 2015 e 2016 Ercoli et al., SIA 2016

21 Strategie per incrementare il contenuto di nutraceutici Scelta del genotipo Polifenoli totali: μmol catechina eq./100 g farina Flavonoidi totali: μmol catechina eq./100 g farina Dinelli et al., J Chrom A 2011

22 Produzione di granella (g m -2 ) Strategie per incrementare il contenuto di nutraceutici Utilizzo di microorganismi benefici Inoculo in campo con funghi micorrizici arbuscolari Anno % +16% +11% +16% +15% -11% Ercoli et al., SIA 2016

23 Acido lipoico (μg g -1 ) Strategie per incrementare il contenuto di nutraceutici Utilizzo di microorganismi benefici Inoculo in campo con funghi micorrizici arbuscolari Anno % +202% -28% +112% % Ercoli et al., SIA 2016

24 Strategie per incrementare il contenuto di nutraceutici Utilizzo di microorganismi benefici Inoculo in campo con funghi micorrizici arbuscolari +20% +13% +31% n =333 Pellegrino et al., Soil Biol Biochem 2015

25 Fe ( g g -1 ) Zn ( g g -1 ) Strategie per incrementare il contenuto di nutraceutici Tecnica di concimazione Biofortificazione con ferro e zinco +246% +231% +174% +63% +138% +161% +94% +121% +82% Ciccolini et al., SIA 2016

26 FATEPreSco Ente finanziatore: Regione Toscana Obiettivo: Studio degli effetti epigenetici anti-icc di un cocktail naturale di acido lipoico, Fe e Zn veicolato con la farina ed il pane. FATEPreSco è un progetto interdisciplinare per valorizzare le proprietà cardiofunzionali del pane toscano prodotto con farine di genotipi di frumento tenero ricchi di acido lipoico e biofortificati con Fe e Zn.

27 Phytate : Zn Effetto della biofortificazione con Fe e Zn su farina integrale +78% -48% *168% Gentil rosso Blasco Gentil rosso Blasco Gentil rosso Blasco Ciccolini et al., SIA 2016

28 Effetto del processo di panificazione n.s. n.s. n.s. n.s. ** -81% Ciccolini et al., SIA 2016

29 Conclusioni e prospettive Considerare gli aspetti qualitativi della produzione: nutrizionali e nutraceutici Impostare il miglioramento genetico per incrementare le caratteristiche qualitative della produzione Applicare pratiche agronomiche sostenibili per ottimizzare la produzione quali-quantitativa Applicare pratiche di conservazione idonee nelle diverse fasi della filiera per ottimizzare le caratteristiche igienico-sanitarie dei prodotti Coordinare la rete dei poli per dare indicazioni e assistenza: alla filiera produttiva dei cereali alle filiere delle colture in rotazione con i cereali