COLLEZIONI IN VITRO DI ALCUNE SPECIE AUTOCTONE DEL GENERE PRUNUS IN ALBANIA

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1 COLLEZIONI IN VITRO DI ALCUNE SPECIE AUTOCTONE DEL GENERE PRUNUS IN ALBANIA Valbona Sota 1, Efigjeni Kongjika 2, Carmine Damiano 3 1 Dipartimento di Biotecnologia, Facoltà di Scienze Naturali, Università di Tirana, Albania 2 Sezione di Scienze Naturali e Tecniche, Accademia delle Scienze d Albania, Tirana 3 Centro di Ricerca per la Frutticoltura, CREA, Roma, Italia

2 INTRODUZIONE La conservazione della biodiversità delle piante autoctone del genere Prunus (Prunus avium, P. webbii, P. mahaleb) è molto importante per soddisfare le esigenze nutrizionali umane. Per valorizzare meglio questa risorsa genetica è necessaria un attenta valutazione al fine di conservare quei genotipi più produttivi e dotati di un elevato valore nutraceutico e salutistico. La crescente disponibilità di prodotti alimentari derivati da piante selvatiche e genotipi autoctoniè di grande importanza per le aziende agrituristiche e per i ristoranti rurali e locali, i quali rappresentano parte del patrimonio tradizionale locale. P. avium P. webbii P. mahaleb

3 LO SCOPO DI LAVORO La determinazione del metodo ottimale per la micropropagazione delle varietà autoctone locali per produrre un gran numero di piante in un breve periodo di tempo, "identici" alle piante madri. La micropropagazione - base per la creazione di collezioni genetiche in vitro delle popolazioni naturali di alberi da frutto selvatici con il metodo della conservazione con la minima crecita nel breve-medio termine. La conservazione ex situ della diversità genetica vegetale, attraverso la coltura in vitro consente una rapida moltiplicazione delle accessioni con l impiego di un quantitativo trascurabile di materiale vegetale necessario per avviare la coltura in vitro che non determina alcun impatto sulle popolazioni selvatiche.

4 COLLABORAZIONE SCIENTIFICA ALBANIA-ITALIA La ricerca in questo campo è iniziata in collaborazione con il Centro Sperimentale di Frutticoltura, CREA, di Roma con la finalità di produrre collezioni di germoplasma con tecniche in vitro di crescita lenta, basate sulla riduzione del metabolismo cellulare durante la fase di proliferazione dei germogli di accessioni appartenenti ad alcune specie del genere Prunus. Due progetti in ambito di Protocolo di Cooperazione scientifica e tecnologica Italia-Albania tra l Istituto di Ricerca Biologica, Accademia delle Scienze d Albania e il Centro Sperimentale di Frutticoltura, Roma, Italia: 1. Il miglioramento e la conservazione di alcune specie di alberi da frutto sotto uso in Albania", ( ); 2. "L'uso di metodo biotecnologico di micropropagazione e propagazione "in vivo per la produzione di portainnesti di alberi da frutto drupacee". ( ).

5 MATERIALE VEGETALE L'oggetto del lavoro la micropropagazione e la conservazione in vitro delle varietà autoctone locali di alcune specie di genere Prunus: 1. Prunus avium L. (ciliegio selvatico) con stato di specie "vulnerabile VU (A1b)"; 2. Prunus webbii Vierh Spach, (mandorlo di Webb), specie minacciata "E. in via di estinzione"; 3. Prunus mahaleb L. (ciliegio canino). Come espianti iniziali espianti caulinari (gemme apicali e gemme ascellari), pezzi di foglie da alberi madre in collezione presso l Orto Botanico di Tirana, provenienti dalle popolazioni del Albania Centrale. In particolare, per Prunus webbii sono stati utilizzati embrioni zigotici. La stagione di prelievo dell'espianto: da piante in attiva crescita all' inizio della primavera. Prunus avium Prunus webbii Prunus mahaleb

6 Dati della coltura in vitro della micropropagazione di alcuni alberi autoctoni da frutto Specie e lo status Prunus avium L. Vulnerabilel VU (A 1 b) Prunus webbii (Spach) Vierh. Minacciata E Prunus mahaleb L. Espianti Terreno di coltura Apici MS LP Pezzi di foglie, MS Embrioni maturi MS Cotiledoni MS Gemme MS Apici MS, LP Gemme laterali, MS, LP Proliferazione BAP 0.3, IBA 0.1, GA BAP 0.25, IBA 0.6, GA NAA 10-4 M, BAP 10-5 M 1. Senza fitoregolatori 2. BAP 1, IBA BAP 1, IBA 1 2. BAP 0.5, IBA 1 BAP 0.3, IBA 0.1, GA (MS) BAP 0.3, IBA 0.1, GA (LP) BAP 0.25, IBA 0.6, GA Fitoregolatori, mgl -1 Formazione di organi, subcoltura BAP 0.7, NAA 0.01 GA BAP 0.25, IBA 0.6, GA NAA 10-5 M, BAP 10-4 M BAP 0.7, NAA 0.01, GA BAP 0.7, NAA 0.01, GA BAP 0.7, NAA 0.01, GA (MS) BAP 0.7, NAA 0.01 GA (LP) BAP 0.25, IBA 0.6, GA Radicazione 1. Macro MS/2, micro MS, NAA Macro MS/2, micro MS/2, NAA Macro MS, micro MS/2, NAA 2 - Macro MS/2, micro MS, NAA Macro MS/2, micro MS, NAA Macro MS/2, micro MS/2, NAA Macro MS, micro MS/2, NAA 2 Autori Kongjika et al., 2009; Bode et al., 2010 Sota, disertazione 2012 Sota & Kongjika, 2014 Sota (Mata) & Kongjika., 2011 Sota & Kongjika., 2014

7 Prunus avium L., specie "vulnerabile VU (A1b) ACCLIMATAZIONE PIANTA-MADRE RADICAZIONE PROLIFERAZIONE Organogenesi diretta (meristemi, gemme, MS, LP) Proliferazione BAP, IBA, GA 3 Sub-coltura BAP, NAA (IBA), GA 3 Radicazione MS/2, NAA Kongjika et al., 2009; Kukali et al., 2008; Bode et al., MOLTIPLICAZIONE Organogenesi indiretta (pezzi di foglie, MS) Callogenesi NAA, BAP Formazione di meristemoidi BAP, NAA Rigenerazione di organi - -

8 Prunus webbii (Spach) Vierh., specie minacciata "E. in via di estinzione" ACCLIMATAZIONE PIANTA-MADRE RADICAZIONE EMBRIONE PRELEVATO Embriogenesi somatica (embrione, cotiledoni, MS) Proliferazione BAP, IBA Sub-coltura BAP, NAA, GA 3 Radicazione macro-ms/2, micro MS, NAA Mata et al., 2011 MOLTIPLICAZIONE PROLIFERAZIONE

9 Prunus mahaleb L. MS RADICAZIONE ACCLIMATAZIONE PIANTA-MADRE PROLIFERAZIONE LP Organogenesi diretta (meristemi, gemme, terreni MS, LP) Proliferazione BAP, IBA, GA 3 Sub-coltura BAP, NAA (IBA), GA 3 Radicazione MS/2, NAA MOLTIPLICAZIONE Organogenesi indiretta (pezzi di foglia, MS) Callogenesi NAA, BAP Formazione di meristemoidi BAP, NAA Rigenerazione di organi - -

10 Dati del uso di diversi metodi di conservazione in vitro per alcuni alberi autoctoni da frutto Specie Prunus avium L. Prunus webbii (Spach) Vierh. Prunus mahaleb L. Espianti Apici Embrioni maturi Cotiledoni Gemme Apici Tipo di morfogenesi Organogenesi diretta Organogenesi diretta, indiretta Embriogenesi somatica Organogenesi diretta Organogenesi diretta Metodo di conservazione Periodo di conservazione 1. Bassa temperatura, 4ºC, buoi (14 mesi) 2. Terreno modificato (Reduzione di sali MS, eliminazione di saccarosio) (4 mesi) 3. Terreno modificato (eliminazione di fitoregolatori) (4 mesi) 4. Encapsulazione Dehidratazione (fase preparatoria) Bassa temperatura, 4ºC, buoi (6 mesi) 1. Bassa temperatura, 4ºC, buoi (10 mesi) 2. Terreno modificato (Reduzione di sali MS, eliminazione di saccarosio) (5 mesi) 3. Terreno modificato (eliminazione di fitoregolatori) (4 mesi) 4. Encapsulazione Dehidratazione (fase preparatoria) Autori Sota (Mata) & Kongjika, 2011 Sota & Kongjika, 2014 Sota (Mata) & Kongjika, 2011

11 LA CONSERVAZIONE IN VITRO Metodi della minima crecita Dati positivi della micropropagazione una base per la conservazione in vitro di germoplasma. Tecniche della minima crescita - basate sulla riduzione dell'attività metabolica di cellule, tessuti o organi vegetali (per evitare la crescita, ma per preservare la possibilità di rigenerazione). Per la conservazione di breve e medio termine sono state saggiate tecniche differenti. 1) riduzione della temperatura e della intensità luminosa; 2) -riduzione della concentrazione di saccarosio e dei sali del substrato MS; 3) - sottrazione di fitormoni o regolatori di crescita nei terreni di coltura. 4) encapsulazione dehidratazione (fase preparatoria) Metodo 1: Riduzione della temperatura e della intensità luminosa

12 2) - riduzione della concentrazione di saccarosio e dei sali del substrato MS; LA CONSERVAZIONE IN VITRO Metodi della minima crecita 3) - sottrazione di fitormoni o regolatori di crescita nei terreni di coltura. Metodo 2 Metodo 3 4) encapsulazione dehidratazione (fase preparatoria) Prunus avium Metodo 4 Prunus mahaleb

13 LA CONSERVAZIONE IN VITRO Valutazione di vari metodi della minima crecita La risposta dei germogli "in vitro" conservati per diversi periodi in condizioni di stoccaggio differenti è stata valutata sulla base dei tassi di sopravvivenza e rigenerazione.sono stati esaminati due metodi di conservazione a medio termine: 1.- Gli esplanti sono stati conservati a 4 o C nell oscurità per diversi periodi (3, 6, 10, 14 mesi); 2. - Gli esplanti sono state immagazzinate in un mezzo di sali MS di ½ senza saccarosio, in normali condizioni di incubazione per 3, 4 e 5 mesi. La combinazione bassa temperatura (4 C) e riduzione della intensità di luce è risultata la tecnica migliore di conservazione a medio termine, permettendo una sopravvivenza dei germogli fino a 14 mesi. La riduzione delle concentrazioni di saccarosio e di sali nel substrato di coltura (1/2 MS) è risultata, invece, efficace per un periodo non superiore a 5 mesi. Germogli dopo il trasferimento su terreno fresco Prunus avium L. Prunus mahaleb L.

14 CONCLUSIONE Il lavoro del nostro gruppo di ricerca nel campo della cultura in vitro in quasi due decenni ha evidenziato che in Albania ha un progresso nell'uso di metodi biotecnologici per la conservazione del germoplasma di specie vegetali minacciate, autoctone e di valore economico. Il metodo di micropropagazione e di conservazione in vitro è un modo conveniente per lo scambio internazionale del germoplasma di specie preziose. Le raccolte conservate di specie endemiche, minacciate e di parenti selvatici di specie coltivate rappresentano una fonte di variabilità genetica e possono essere importanti per l'allevamento e la coltivazione vegetali o per la ripresa della popolazione selvatica. Ci sono molte ragioni per cui dovremmo conservare queste varietà tradizionali di alberi da frutto: la conservazione dell'agro-biodiversità; la produzione di alimenti biologici; la conservazione dei paesaggi tradizionali e la relativa biodiversità, e altri. La maggior parte di essi sono interrelati e co-dipendenti, così come le componenti ecologiche, sociali ed economiche dei tradizionali sistemi agro-ecologici in cui sono state sviluppate varietà tradizionali di alberi da frutto.

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