Studio delle potenzialità adattative di specie forestali in ambiente alpino

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1 Studio delle potenzialità adattative di specie forestali in ambiente alpino Villa Santi a Montagne venerdì 9 novembre 2012 Elena Mosca FEM S. Michele a/adige

2 OVERVIEW 1. Introduzione 1.1 Ambiente alpino 1.2 Le foreste 2. Diversità genetica 3. Adattamento 4. Progetto Ace-SAP 5. Fattori influenzanti la diversità genetica 6. Diversità genetica e aspetti geografici 7. Conclusioni

3 Introduzione: L AMBIENTE ALPINO Variabilità morfologica delle Alpi Variabilità spaziale del clima Cambiamento climatico rapido Aumento Temperatura Precipitazione medie Intensità precipitazione % di giorni secchi Riduzione della superficie dei ghiacciai

4 Introduzione: LE FORESTE 1. Le foreste di conifere sono potenzialmente abbastanza sensibili al cambiamento climatico 2. Effetti del cambiamento climatico: - spostamento dell areale di distribuzione delle specie a quote più alte in seguito all aumento della temperatura Fagus sylvatica L. Pinus mugo Turra - cambiamento della biodiversità del popolamento forestale in termini di ricchezza ecologica - effetti sulle interazioni tra le specie all interno dello stesso ambiente

5 FORESTE DI CONIFERE CAMBIAMENTO CLIMATICO sopravvivenza tramite MIGRAZIONE sopravvivenza tramite ADATTAMENTO ESTINZIONE DIVERSITA GENETICA PIANIFICAZIONE CONSERVAZIONE

6 1. DIVERSITA GENETICA Definizione: Misura il grado di polimorfismo all interno di una popolazione

7 1. DIVERSITA GENETICA Da Fenotipo a Genotipo Diversità morfologica Cellula vegetale Genoma della pianta DNA Prelievo aghi

8 Da Fenotipo a Genotipo Differenze a livello di carattere fenotipico: altezza Differenze a livello genetico: variazione nel gene

9 2. PROGETTO ACE-SAP Alpine Ecosystems in a Changing Environment: Biodiversity Sensitivity and Adaptive Potential Le specie studiate Picea abies Pinus cembra Abies alba Larix decidua Pinus mugo

10 Gli obiettivi: - quali sono gli effetti del cambiamento climatico sulla diversità genetica delle conifere - vi può essere adattamento locale lungo il gradiente altitudinale Stimare la diversità genetica dà una misura del POTENZIALE ADATTATIVO

11 Come studiare le interazioni tra la diversità genetica e fattori ambientali? DATO AMBIENTALE CAMPIONAMENTO AGHI GPS MODIS/ECA&D STRUMENTI DIVERSITA GENETICA Posizione GPS, Temperatura Precipitazione.. ANALISI DATI MISURA DELLA DIVERSITA GENETICA

12 Campionamento a. Livello macro: areale di distribuzione della species A. alba P. mugo P. abies P. cembra Aspetti ambientali: Quota Tipo di suolo Esposizione Pendenza Popolamenti puri e misti Picea abies/abies alba Pinus mugo/pinus cembra Aree al limite ecologico Qgis L. decidua

13 b. Livello locale: Trentino-Alto Adige Provinces - Gradiente altitudinale: 2 esposizioni: N/S 3 plot per sito alta/media/bassa quota 25 piante per plot -Tipo di suolo: silicatico/ carbonatico 2 siti: Ovest/Est Adige 65 piante per sito A. alba P. abies P. mugo L. decidua P. cembra - Limite ecologico 25 piante per sito - Popolamenti puri e misti Picea abies/abies alba Pinus mugo/pinus cembra

14 In campo - Raccolta di un ciuffo di aghi per pianta In laboratorio - Aghi seccati in stufa - Estrazione del DNA Specie N piante campionate A. alba L. decidua P. abies P. cembra P. mugo N siti

15 Fattori influenzanti la Diversità Genetica: Aspetti Geografici - la posizione dell area campionata - la distribuzione delle specie - l orografia dell ambiente campionato Aspetti Ambientali - la topografia dell area - la quota Aspetti climatici - Temperatura - Precipitazione Aspetti demografici Storia delle migrazioni delle specie

16 Diversità genetica e aspetti geografici barriere e aree geografiche Dorea Baltea 1 2 I FIUMI 3 Adige 4 LE CATENE MONTUOSE 1. Ovest Alpi 2. Alpi centrali 3. Est Alpi 4. Appennini

17 Structure, Pritchard et al Bayesian clustering of SNP genotypes

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19 5. Conclusioni Stima della diversità genetica: la diversità genetica delle conifere è in genere alta grande capacita adattativa delle conifere Limite: areale di distribuzione frammentato e/o limitato strategie di CONSERVAZIONE Correlazione tra diversità genetica e aspetti geografici: - la diversità genetica tra aree geografiche alpine è risultata significativa solo per il pino cembro ed in parte il pino mugo - tuttavia si vede una differenza genetica anche nelle altre specie Studiare la relazione tra diversità genetica e AMBIENTE (Erica)

20 PIANIFICAZIONE Impiego di piante selezionate per un determinato carattere Piante migliorate Valutazione del fenotipo dei semenzali Raccolta semi da piante che hanno quel carattere incrocio Studio del fenotipo (Lorenzo) Selezione di piante in popolamenti naturali

21 RINGRAZIAMENTI Per il CAMPIONAMENTO: Servizio forestale provinciale e nazionale Custodi forestali Prof. Pietro Belletti, universita di Torino Dott. Raul Bergamini Dott. Alessandro Mancabelli David Blanco, Yuri Gori, Stefano Maffei, Daniele Sebastiani Ambrogio Molinari, Marta Scalfi Finanziamento: Fondazione Edmund Mach-IASMA DASB-Biotecnologie ambientali Nicola La Porta Erica Di Pierro GIS and Remote Sensing Unit Markus Neteler, Duccio Rocchini Luca Delucchi, Marcus Metz Universita della California a Davis David B Neale Jill L Wegrzyn, Katie Tsang John D Liechty Virginia Commonwealth Università Andrew J Eckert Alpine Ecosystem in a Changing Environment: Biodiversity Sensitivity and Adaptive Potential PROVINCIA AUTONOMA di TRENTO Servizio Universita e Ricerca Scientifica elena.mosca@fmach.it mosca.helena@gmail.com