Ruolo del miglioramento genetico sulla conservazione e valorizzazione del cipresso

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1 Ruolo del miglioramento genetico sulla conservazione e valorizzazione del cipresso (Trenta anni di studi) Paolo Raddi Istituto per la Protezione delle Piante del CNR

2 Premessa Il cipresso è da sempre parte attiva della vita quotidiana, della religione e dell arte dei popoli mediterranei e costituisce un elemento caratterizzante e portante del paesaggio Il cipresso nelle sue 3 specie mediterranee (C. sempervirens, C. dupreziana, C, atlantica) è autoctono dei Paesi mediorientali e naturalizzato da millenni nei paesi dell Europa occidentale Leonardo da Vinci: L Annunciazione, 1475.

3 Le funzioni del cipresso sono legate all architettura della chioma: a) funzione forestaleprotettiva del suolo: cipressi con rami lunghi e fini inseriti sul tronco perpendicolarmente

4 b) funzione frangivento: cipressi a rapido accrescimento con rami inseriti sul tronco con un angolo di 45-60, non penduli

5 c) funzione ornamentale: cipressi a chioma stretta, con rami addossati al tronco, non molto lunghi

6 Quali i motivi per la larga diffusione del cipresso? Il cipresso (C. sempervirens) si adatta bene ai suoli mediterranei, senza ristagni d acqua e presenta forte rusticità ed adattabilità, svolgendo numerosi ruoli: Produttivo (foreste naturali, impianti forestali, fasce frangivento a protezione di colture di pregio, produzione vivaistica di piante, produzione di oli essenziali, etc.) Protettivo (stabilizzazione del suolo contro l erosione, costituzione di fasce per il controllo degli incendi e per la salvaguardia di risorse) Ornamentale (presenza insostituibile nel paesaggio, in alberature cittadine, viali, ville e cimiteri)

7 Quali nemici ne limitano l espansione? a) fino a quando non è stato segnalato in California il patogeno Seiridium cardinale, il cipresso era ritenuto una specie refrattaria agli attacchi parassitari (per informazioni ulteriori vedere il volume Il cipresso dalla leggenda al futuro ); b) il cancro del cipresso ha causato e causa danni ingenti nel mondo. In Italia l incidenza della malattia è finora del 20% e continua annualmente ad interessare il 2-3% dei cipressi. La lotta chimica contro il cancro non è risultata finora efficace; c) in particolari anni l afide Cinara cupressi può causare da forti arrossamenti della chioma sino alla morte del cipresso (il cipresso argentato è molto più suscettibile all afide del C. sempervirens)

8 Quali interventi contro il cancro? Il cancro del cipresso è il fattore limitante per la diffusione del cipresso e non può essere controllato con trattamenti chimici curativi. Non è pensabile abbattere tutti i cipressi attaccati dal cancro, perché l intervento è particolarmente oneroso, non ecocompatibile e va contro il desiderio della popolazione. Non è proponibile sostituire il cipresso con altre specie. Infatti Sostituendo una specie con un altra si hanno altri problemi sanitari e non solo! Interventi di bonifica riducono la massa di inoculo del patogeno e ritardano la diffusione della malattia. La bonifica va eseguita secondo certi protocolli da personale esperto. Trattamenti chimici preventivi sono consigliati solo su piante in vivaio e su quelle adulte di notevole interesse. Considerata l importanza economica, ecologica e paesaggistica del cipresso, nel 1975 l IPP ha iniziato un programma di miglioramento genetico del cipresso per la resistenza al cancro da Seiridium cardinale, considerandola l unica soluzione possibile a medio-lungo termine.

9 Alcuni principi e premesse per affrontare un programma di miglioramento genetico di specie arboree Il principale obiettivo di un programma di miglioramento genetico per la resistenza è di ottenere alberi che siano in grado di resistere o tollerare fattori di stress biotici e/o abiotici e nello stesso tempo di crescere bene in differenti condizioni ambientali (adattamento). È cruciale conoscere quale sia il ruolo dell interazione ospiteparassita-ambiente per ottenere buoni risultati in un programma di miglioramento genetico. Altra considerazione importante è che risulta difficile, costoso e lungo selezionare alberi totalmente resistenti a parassiti o totalmente tolleranti all aridità, al freddo o ad eccessi di umidità, etc. Altro principio è il miglioramento genetico per un carattere quantitativo in genere riduce la variabilità genetica di altri caratteri. Occorre sempre ricordare che la selezione di genotipi superiori per un carattere è possibile, ma questi potranno esprimere pienamente il loro potenziale genetico solo se vengono allevati in un ambiente adatto e possono usufruire dell appropriata conduzione.

10 Patosistema Cipresso Seiridium cardinale Esso è caratterizzato almeno da 3 componenti: l ospite (il cipresso) il patogeno (Seiridium cardinale) l interazione ospite patogeno ambiente Le conoscenze acquisite su queste componenti hanno permesso all IPP di scegliere la strategia di miglioramento genetico più razionale per una selezione più rapida e più economica.

11 Ospite: Cupressus spp. Livello di suscettibilità tra ed entro le specie di cipresso: un alta variabilità nella resistenza al cancro fu trovata in C. sempervirens: 0,5-1% risultano resistenti al cancro. Gli individui di altre specie (C. bakeri, C. glabra, C. torulosa, C. dupreziana) sono resistenti in alta percentuale. Il meccanismo di resistenza è aspecifico (compartimentalizzazione). Rapporto età-livello di resistenza: la resistenza al cancro aumenta con l età dell albero. I test di inoculazione artificiale vengono effettuati su piante di oltre 3 anni di età per avere risultati ripetibili e certi. Propagazione vegetativa: tutte le specie di cipresso possono essere propagate per innesto. Propagazione gamica: il cipresso è monoico, i fiori maschili e femminili compaiono in fase giovanile (dopo 2-3 anni dall innesto). L ibridazione interspecifica risulta aleatoria e spesso impossibile tra alcune specie (paternity test). I coni presentano semi maturi18 mesi dopo l impollinazione.

12 Patogeno: Seiridium spp. La variabilità in patogenicità tra gli isolati di Seiridium cardinale è risultata ininfluente. Sono presenti altre 2 specie di Seiridium: S. cupressi, che risulta più aggressivo di S. cardinale in periodi molto caldi e S. unicorne molto meno aggressivo. Ciclo biologico del Seiridium e le modalità di attacco: sono state studiate a fondo ed ormai note. La quantità di inoculo per infezione è ininfluente sul danno causato. Presenza di vettori. Phloeosinus spp sono i principali vettori della malattia, altri insetti contribuiscono alla disseminazione dell inoculo (Orsillus spp).

13 Effetto dell ambiente sul patosistema Cipresso-Seiridium cardinale È dimostrato che la risposta della pianta all attacco del patogeno, impiegando lo stesso genotipo, può variare con le diverse condizioni ambientali. Se l interazione ospite-parassita-ambiente è statisticamente significativa, la selezione di candidati resistenti deve essere effettuata su base regionale. Se tale interazione non risulta significativa per alcune selezioni in diverse aree di coltivazione questi cloni resistenti possono essere considerati universali

14 Quali Enti hanno finanziato la ricerca dell IPP per studi sul miglioramento genetico del cipresso? Il Consiglio Nazionale delle Ricerche: finanziamenti ordinari, PF, PS La Comunità Economica Europea: finanziamento dei progetti Agrimed I ( ), Agrimed II ( ), CAMAR ( ), AIR ( ), Concerted Action FAIR ( ), CypMed ( ), EU CRAFT ( ), MedCypre ( ). La Provincia Autonoma di Trento per individuare cloni di cipresso tolleranti al freddo (Ecocypre) La Provincia di Livorno con un progetto decennale sulla salvaguardia del Viale dei cipressi di Bolgheri La Provincia di Siena per selezionare cloni resistenti al cancro ed adatti alle argille delle crete senesi Il Comune di Fontegreca per la caratterizzazione genetica della popolazione del Bosco degli Zappini (70 ettari di cipresseta pura) rispetto a quelle delle aree naturali La Regione Toscana per interventi di bonifica

15 SCHEMA DI MIGLIORAMENTO GENETICO DEL CIPRESSO PER LA RESISTENZA AL CANCRO CORTICALE IN ESSERE PRESSO L IPP DAL 1975 Popolazioni naturali Piantagioni Impianto in diverse località di materiale innestato Scelta di individui non infetti Semenzali da libera impollinazione Collezione di cloni resistenti Incroci controllati Stima dei parametri genetici Selezione delle piante madri Selezione per riforestazione e frangivento Cloni brevettati Cloni resistenti innestati e posti in diverse località Piantagioni in diverse località con cloni superiori Selezione per impianti ornamentali Arboreti clonali per la produzione di seme (foresta, frangivento, ornamento) Arboreti di piante madri per riproduzione vegetativa Realizzato In realizzazione Risultati ottenuti Infezione artificiale + selezione Infezioni artificiali con micelio di più isolati

16 Quali risultati finora ottenuti? Incremento di conoscenze per la selezione di cipressi resistenti al cancro basato su indagini sull ospite (Cupressus spp.), sul parassita e suoi vettori e sull interazione con l ambiente Selezione di cloni di cipresso resistenti al cancro; esecuzione di incroci intraspecifici per studi di genetica (stime dell h 2, GCA, SCA); costituzione di Arboreti clonali da seme con cloni resistenti e aventi alta GCA Costituzione di parcelle dimostrative con varietà multiclonali resistenti al cancro in diversi paesi mediterranei Selezione di cloni tolleranti alle argille del senese e di cloni che producono polline con ridotto potere allergenico Discriminazione con microsatelliti tra le popolazioni naturali di C. sempervirens e confronto con quella di Fontegreca. Con marcatori genetici caratterizzazione delle 25 specie di cipresso in collezione Azioni di bonifica per il recupero del cipresso (Viale di Bolgheri, Boschi da seme iscritti al LNBS).

17 Quali i risultati più significativi? Selezione di cloni resistenti al cancro: 140 adatti per la forestazione; 100 per costituire frangiventi e 200 cloni a chioma stretta per impianti ornamentali Brevetto di 2 cloni di C. sempervirens nel 1990 (Bolgheri ed Agrimed 1), 2 nel 2004 (Mediterraneo ed Italico). I brevetti sono stati concessi a 2 aziende vivaistiche per la commercializzazione Selezione di 75 Piante Madri e su semenzali derivati da incroci intraspecifici valutazione di GCA e SCA Discriminazione tra ed entro le specie con marcatori genetici Messa a punto di tecniche per inventari sui cipressi e di protocolli per interventi di bonifica dei cipressi con cancro Diffusione capillare delle conoscenze acquisite e dei risultati con pubblicazioni scientifiche, brochure e libri.

18 Clone Mediterraneo Clone Italico Volume Il Cipresso dalla leggenda al futuro pubblicato a giugno 2007

19 Progetto Ecocypre: : tolleranza al freddo e variabilità genetica Uno studio sulla tolleranza al freddo fu intrapreso utilizzando progenie di C. sempervirens derivate da incroci controllati tra cipressi naturalizzati in Toscana e sottoposti a temperature di - 20 C per più giorni nel gennaio I risultatati ottenuti hanno messo in evidenza che : il livello di tolleranza delle progenie derivate da incroci controllati di cipressi in Toscana fu maggiore di quello di progenie ottenute da seme raccolto nelle aree naturali greche e turche. Ciò dimostra che i cipressi naturalizzati in Toscana sono stati sottoposti ad una pressione selettiva, anche se moderata, per la tolleranza al freddo; l ereditabilità della tolleranza al freddo presenta un valore alto (0,94±0,31) ed alcuni genitori un alta GCA per questo carattere Questi dati indicano che si può operare una selezione per la tolleranza al freddo con successo.

20 È noto che la probabilità di avere una selezione che sia resistente al cancro e anche tollerante al freddo in media è di 1 caso su , se la frequenza dei due caratteri è 1 su Con il progetto Ecocypre la frequenza di selezioni con i 2 caratteri dovrebbe essere notevolmente superiore perché è stato impiegato materiale già selezionato per l uno e l altro carattere. Infatti i ramet di 100 cloni resistenti al cancro selezionati a Firenze sono stati trasferiti in località trentine con inverni più o meno rigidi per valutare la loro sopravvivenza al freddo. In Trentino sono stati selezionati 150 candidati in zone particolarmente fredde, moltiplicati per innesto. I loro ramet piantati a Roselle (GR) e Cannara (PG), dove sono stati inoculati con micelio di S. cardinale per valutare il loro grado di resistenza al cancro.

21 Considerazioni La fiducia e la certezza sul futuro del cipresso scaturiscono da 30 anni di studi finanziati con continuità da CNR, EU, istituzioni pubbliche e da imprese; dal trasferimento di conoscenze da un ente di ricerca all utenza; dall attaccamento dell utenza verso il cipresso (ogni anno i vivaisti europei vendono 10 milioni di piante). La disponibilità di varietà multiclonali resistenti al cancro per la forestazione e di cloni ornamentali farà incrementare entro il 2010 del 30% le vendite. Le nuove e promettenti funzioni (barriere contro la desertificazione e gli incendi, allargamento dell areale di coltivazione per i cambiamenti climatici, disponibilità di cloni con polline a basso potere allergenico) garantiranno un ulteriore incremento della produzione e della diffusione del cipresso.

22 Le conoscenze scientifiche acquisite, le caratteristiche insostituibili del cipresso e la gestione migliore dell esistente insieme sono in grado di garantire un futuro sereno al cipresso. Inoltre l ampliamento dell area di coltivazione del cipresso è certa e dovuta anche ai cambiamenti climatici che stanno innalzando le temperature medie annuali. È stato ipotizzato che l incremento della temperatura di 1 C sposterà di 400 km verso nord l area di coltivazione di specie arboree forestali, cipresso compreso. Anche i risultati scaturiti dal progetto EcoCypre permetteranno l impiego di varietà multiclonali tolleranti al freddo anche in località a nord dell attuale areale del cipresso

23 O cipresso della mia patria, scuro l anima mia, chiuso e tetro come l anima mia! Cipresso che il vento scuote senza aprirti e che il sole illumina senza riscaldarti; cipresso che tieni nascosto il tronco come il corpo nasconde lo spirito, cipresso che l inverno agghiaccia ma non uccide, che il sole brucia ma non dissecca, cipresso della mia patria, maestro, amico, fratello mio, insegnami qualcosa della tua severa saggezza, dammi qualcosa della tua forza silenziosa!

24 Nel cipresso se lo guardi bene e fisso con pazienza troverai il riscontro di quelle virtù e di quei difetti che contraddistinguono le genti di Toscana ed i suoi paesaggi (Nicola Lisi) Vi ringrazio sinceramente per la pazienza e l attenzione dimostrata sicuro che le parole di Lisi potranno un giorno valere anche per le genti ed i paesaggi trentini