BIOGESTECA WP3: USO DELLA RISORSA IDRICA NELLA COLTIVAZIONE DEL RISO

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1 PROGETTO BIOGESTECA WP3: USO DELLA RISORSA IDRICA NELLA COLTIVAZIONE DEL RISO Giampiero Valè, CRA-RIS

2 Definizione della problematica: coltivazione in sommersione richiede m3/ha Coltivazione del riso in sommersione: i) consuma 50% della acqua di irrigazione; ii) una riduzione anche solo del 10% dell acqua usata permetterebbe di risparmiare M di m3, corrispondenti al 25% dell acqua usata globalmente per scopi non agricoli

3 Attività 1: valutazione agronomica ambientale di sistemi alternativi di gestione dell acqua di irrigazione in risaia e identificazione di genotipi adatti alla coltivazione aerobica ENR: - prova sommersione - sommersione da accestimento - irrigazione turnata (aerobic rice) Panel di varietà di riso (BALDO, LOTO, GLADIO, SELENIO, CENTAURO, CARNAROLI, SALVO, ROMA) Valutazioni parametri agronomici di produttività e caratteristiche merceologiche granella CRA-RIS: - prova sommersione - irrigazione turnata (aerobic rice)

4 Attività 2: sistemi innovativi per selezionare varietà adatte alla coltivazione aerobica: approcci metabolomico e ionomico Coltivazione del riso in condizione aerobica Possibile modificazione genotipo-dipendente della composizione qualitativa del prodotto Metabolomica e ionomica: determinazione qualità e valore nutrizionale del prodotto (UNIMI-Biochimica e fisiologia della nutrizione delle piante) Identificazione di genotipi di riso che garantiscono valori nutrizionali e nutraceutici di eccellenza in coltura aerobica

5 Attività 2: sistemi innovativi per selezionare varietà adatte alla coltivazione aerobica: approcci metabolomico e ionomico Mappa ionomica per costituenti minerali Fase 1: mappe di riferimento per la granella: prove ENR e CRA-RIS attività 1: Mappa metabolomica per costituenti nutrizionali Fase 2: relazioni tra profili ionomici e metabolomici in campioni delle aree risicole: relazioni dipendenti da assorbimento e disponibilità nutrienti minerali Fase 3: validazione dei marker significativi identificati per la selezione di genotipi adatti alla condizione aerobica

6 Attività 3: sistemi innovativi per selezionare varietà ad elevata WUE e tolleranti a ridotta disponibilità idrica Meccanismi adattativi delle piante per migliorare WUE Adattamenti radicali Adattamenti stomatici

7 Attività 3: sistemi innovativi per selezionare varietà ad elevata WUE e tolleranti a ridotta disponibilità idrica (UNIMI- Biotecnologie vegetali) Fase 1: Validazione di geni candidati in riso Fase 2: Costituzione di cvs con migliorata tolleranza allo stress idrico Profili di espressione di geni coinvolti nella regolazione attività stomatica in: -Diversi genotipi (diversa tolleranza) -Diverse disponibilità idriche -Diversi tessuti o gruppi cellule (LCM) Introgressione caratteri di tolleranza a stress idrico da cvs tolleranti e analisi progenie via: -Analisi molecolare -Analisi fenotipica (test di tolleranza in campo) Implementazione nelle varietà di riso adatte alle condizioni aerobiche

8 Attività 4: Effetti della temperatura sulla fertilità del riso allevato in condizioni di aerobiosi Coltivazione aerobica: riduzione del volano termico e limitazioni nella traspirazione; possibili effetti su: Fertilità: germinazione polline e crescita tubetto pollinico Effetti sui primi stadi di sviluppo del seme Esiste variabilità genetica nel riso

9 Attività 4: Effetti della temperatura sulla fertilità del riso allevato in condizioni di aerobiosi (UNIMI-Biotecnologie vegetali, Fondazione Filarete, Agricola 2000, CRA-RIS, ENR) Fase 1: identificazione varietà Italiane suscettibili o tolleranti a carenza idrica e alte temperature Fase 2: analisi trascrittomica Fase 3: analisi geni candidati -Analisi morfologiche organi riproduttivi; -Osservazione microscopica dei fiori a diversi stadi di sviluppo; -Valutazione tasso di germinazione e di crescita del tubetto pollinico -Valutazione del numero e peso dei semi prodotti, germinabilità e tasso di crescita dei germogli RNASeq di polline e semi in genotipi tolleranti e suscettibili in condizioni ottimali e di stress Ricerca di mutanti knock-out e sovraespressione Valutazioni fenotipiche in condizioni di stressidrico e alta temperatura

10 Attività 5: Selezione di colture batteriche con attività di protezione delle colture dallo stress idrico Microorganismi agevolano l adattamento della pianta allo stress idrico tramite meccanismi che includono: Produzione di ACC-deaminasi (riduzione di etilene) Produzione di esopolisaccaridi: aggregazione e ritenzione idrica Micorrizzazione e rapporti simbiontici

11 Attività 5: Selezione di colture batteriche con attività di protezione delle colture dallo stress idrico (UNIMI-Microbiologia ambientale, Agricola 2000, CRA-RIS, ENR) Fase 2: caratterizzazione isolati Fase 1: isolamento microrganismi da piante a diverso regime idrico -Rizosfera; -Rizoplano; -Interno radici. Terreni specifici per: -ACC-deaminasi; -Funghi micorrizici. Saggi per attività biostimolatrici: i) ACCdeaminasi; ii) polisaccaridi extracellulari (stress) selezione Tipizzazione molecolare e marcati geneticamente (GFP) Capacità colonizzatrice radici in vitro Capacità colonizzatrice radici in microcosmo (capacità competitiva) Fase 3: validazione di campo dei ceppi migliori Singolarmente o consorzi microbici Valutazione capacità protettiva in condizioni di stress idrico

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