16/04/2014 Potenza 11 Aprile 2014 La risposta alla salinità di specie macroterme mediterranee da tappeto erboso S. Lovelli, PhD Scuola di Scienze Agrarie, Forestali, Alimentari ed Ambientali ‐ g , , S.A.F.E. Università degli Studi della Basilicata Dimensione del problema salinità 1 16/04/2014 … ed in Europa SALINIZZAZIONE PRIMARIA SALINIZZAZIONE SECONDARIA •Incremento della salinizzazione secondaria nelle aree del Mediterraneo in seguito ad irrigazione. Danno arrecato dalla salinità ai tappeti erbosi Paspalum vaginatum 2 16/04/2014 I sali presenti nei terreni influenzano il potenziale idrico e possono essere molto tossici per le piante, in base alla capacità di tollerare o meno i soluti, le piante sono suddivise in: ALOFITE GLICOFITE SALI sopravvivono anche ad elevate concentrazioni di Sali. sensibili a concentrazioni più o meno elevate di Sali Suaeda maritima Distichlis spicata (Flowers and Colmer, 2008) 3 16/04/2014 (Yadav et al., 2011) Principali meccanismi di adattamento e tolleranza alla salinità 4. Compartimentazione degli ioni tossici nel vacuolo o parete cellulare. Compartimentazione cellulare 3. Solo nelle specie alofite Escrezione dei sali attraverso vescicole di sali Salt glands, salt-hairs or bladders 2. Trasporto degli ioni tossici nei fusti e/o foglie più vecchie Compartimentazione a livello di pianta 1. Riduzione dell’ingresso di ioni tossici a livello radicale Esclusione ionica radicale Na+ Cl‐ 4 16/04/2014 Esoghiandole saline Salt glands Strutture epidermica bicellulare composta da: una cellula basale inserita nell nell’epidermide epidermide fogliare; una cellula superiore; pareti cellulari cutinizzate; dimensioni 15 -70 µm. Dai tessuti fogliari il sale viene trasportato attraverso la piccola cellula del peduncolo alla cellula vescicolare g Con il tempo p aumenta la concentrazione di rigonfia. sale fino a determinare l’esplosione della cellula stessa, che cade liberando il suo contenuto La tolleranza alla salinità è associata all’esclusione ionica SALT GLANDS Cynodon dactylon (Marcum, 2006) 5 16/04/2014 Il livello di tolleranza assoluta di una specie o ecotipo non può essere determinato data la complessità della risposta alla salinità ed i numerosi fattori coinvolti. Aggiustamento osmotico Shoot saline ion exclusion ((Cl- and Na+) tutte hanno l’aggiustamento osmotico solo le specie p tolleranti L’utilizzo di differenti criteri per misurare la tolleranza alla salinità complica ulteriormente i confronti tra le specie da tappeto erboso Esempio di criteri utilizzati: Shoot weight (Hughes et al, 1975) Shoott weight Sh i ht reduction d ti relative l ti to t non salinized li i d plants l t (Dudeck (D d k andd Peaccock, P k 1985) Root weight or length (Kik, 1989), Shoot/leaf length (Horst and Beadle, 1984), Shoot visual injury (Greub et al., 1985), Plant survival (Ahti et al.,1980), and seed germination (Marcar, 1987) (Marcum, 2006) 6 16/04/2014 (Harivandi and Marcum, 2008) OBIETTIVO DELL’ATTIVITÀ SPERIMENTALE I programmi di miglioramento genetico per la salinità sono ancora pochi, ma esiste un grande potenziale inesplorato: è necessario un lavoro di screening per individuare nell’ambito delle specie macroterme autoctone da tappeto erboso eventuali ecotipi tolleranti la salinità 7 16/04/2014 MATERIALI E METODI Screening delle specie effettuato nell’estate del 2011 ed inverno 2012 diverse specie autoctone sono state raccolte in aree costiere e collinari; Coltivazione ex-situ delle piante raccolte; 31 ecotipi di Cynodon dactylon e Paspalum sottoposti a condizioni di salinità. Cod. Pian. Specie P_P2 Cynodon dactylon Va Cynodon Vb Cynodon Vc Cynodon Ve Cynodon Vf Cynodon Vg (corallina) Paspalum 1R Cynodon 2R Cynodon 8R Cynodon G1 Cynodon G2 Cynodon G3 Cynodon dactylon 3 Cynodon 4 5 C_O1 Cynodon Cynodon Cynodon C_O1bis Cynodon AZ_P5 Pa4 A1 Cynodon Cynodon Cynodon dactylon A2 Cynodon Cynodon dactylon A3 Cynodon A6 Cynodon dactylon A7 Cynodon dactylon Panama Cynodon Transcontine Cynodon ntal Yukon Cynodon Strada 2 Paspalum paspaloides Seaspray Paspalum vaginatum Luogo raccolta Massafra (TA) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Pisticci (MT) Pisticci (MT) Pisticci (MT) Ginosa (TA) Ginosa (TA) Ginosa (TA) ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Montescaglioso (MT) Feronia (RM) Diamante (CS) Conversano (BA) Conversano (BA) Matera Pantanello (MT) Ascea (SA) 14 19 21 22 Ascea (SA) Ascea (SA) 23 Ascea (SA) Ascea (SA) 24 25 15 16 17 18 Ascea (SA) 26 Commerciale Commerciale 27 28 Commerciale Barletta (BAT) 29 35 Commerciale 36 MATERIALI E METODI •Soluzione nutritiva: Hoagland 2 ( pH= 6,5; EC =2,2 dSm-1; Hogland and Arnon, 1950); • Data di trapianto: 29-04-2014; • Sistema di riscaldamento automatico; •Schema sperimentale a blocco randomizzato: trattamenti a confronto 1) Controllo C (2,2 dSm-1) 2) Salato 150 mM NaCl (15 dSm-1); •Sistema di allevamento: Floating system. 8 16/04/2014 MISURE EFFETTUATE ED ATTREZZATURE UTILIZZATE Peso Fresco Peso secco (ripartizione della sostanza secca e rapporto root/shoot) Area fogliare. Concentrazione tissutale di ioni Na+ e Cl- Misuratore elettronico di superficie( Li-Cor 3100). Ecotipi allevati in floating system Analisi statisica: ANOVA ed analisi multivariata (PCA e Cluster) RISULTATI Controllo 2500 2500 1500 1000 296 cm2 2000 824 cm2 1500 1000 500 500 0 0 numero di accessione 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A 2000 Area fogliare (cm2) 3000 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A Area Fogliare (cm2) 150 mM NaCl 3000 numero di accessione 9 5 5 0 0 15 10 Peso Secco (g) 50 50 0 0 100 numero di accessione Peso fresco (g) 29 g 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A Peso fresco (g) 150 numero di accessione 25 150 mM NaCl 25 20 20 15 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A Peso secco (g g) 16/04/2014 250 150 mM Nacl 250 Controllo 200 200 150 62 g 100 numero di accessione Controllo 8,1 g 10 4,5 g numero di accessione 10 16/04/2014 Specie Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon C d dactylon Cynodon d l Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Cynodon dactylon Paspalum paspaloides Paspalum vaginatum Massafra (TA) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Vasto (CH) Pisticci (MT) Pisticci (MT) Pisticci (MT) Ginosa (TA) Ginosa (TA) Ginosa (TA) Montescaglioso (MT) Feronia (RM) Diamante (CS) Conversano (BA) Conversano (BA) Matera P t ll (MT) Pantanello Ascea (SA) Ascea (SA) Ascea (SA) Ascea (SA) Ascea (SA) Commerciale Commerciale Commerciale Barletta (BAT) Commerciale Riduzione % di crescita 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 23 24 25 26 27 28 29 35 36 150 mM NaCl 0 30 0 61 7 0 47 30 45 26 17 39 61 84 72 71 0 53 59 76 51 43 40 38 0 26 55 45 64 0 Controllo 5 4 Peso secco radici (g) 4 3 2 3 2 1 1 0 0 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A Peso secco radici (g) ID numero di accessione 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A 5 Luogo raccolta numero di accessione 11 60 0,8 0,6 100 80 39 cm 40 numero di accessione 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 21A 22A 23A 24A 25A 26A 27A 28A 29A 35A 36A A g g-1 Root/shoot (g g-1) 1,4 1,2 numero di accessione 80 20 20 0 0 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 21A 22A 23A 24A 25A 26A 27A 28A 29A 35A 36A A 120 O,55 Lunghezza Foglie (cm) L 1,0 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 21A 22A 23A 24A 25A 26A 27A 28A 29A 35A 36A A -1 Root/shoot (g g ) 1,6 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 21A 22A 23A 24A 25A 26A 27A 28A 29A 35A 36A A Lunghezza Foglie (cm) L 16/04/2014 150 mM NaCl 1,6 Controllo 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 O,33 g g-1 numero di accessione 150 mM NaCl 120 Controllo 100 56 cm 60 40 numero di accessione 12 4 2 53cm 100 80 60 40 numero di accessione 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 21A 22A 23A 24A 25A 26A 27A 28A 29A 35A 36A A 6 Larghezza Foglie (cm) L 150 mMol Na Cl numero di accessione 150 mMol NaCl 80 20 20 0 0 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A A 11A 12 A 13A 14 A 15A 16A 17 18A 19A 21A 22A A 23A 24 25A 26A 27A 28A 29A A 35A 36A 120 Lunghezzza Internodi (cm) 0 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 21A 22A 23A 24A 25A 26A 27A 28A 29A 35A 36A A Larghezza Foglie (cm) 8 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A A 12A 13A 14A 15 16A 17A 18A A 19A 21 A 22A 23 24A 25A 26A A 27A 28 A 29A 35 36A A Lunghezzza Internodi (cm) 16/04/2014 8 Controllo 6 4 2 0 numero di accessione Controllo 120 100 68cm 60 40 numero di accessione 13 16/04/2014 ……….. dopo ulteriori 30 giorni Controllo 25 20 20 15 10 15 10 5 5 0 0 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A 11A 12 13A A 14A 15A 16 17A A 18A 19A 21 22A 23A 24A 25A 26A 27A 28A 29A 35A 36A A Peso secco (g) 25 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9 10A 11A 12A 13A A 14A 15 16A 17A A 18A 19 21A A 22A 23 24A 25A A 26A 27 28A A 29A 35A 36 A numero di accessione numero di accessione Controllo 0,8 0,6 r/s 0,4 0,2 Loading 2,4 1,8 0,4608 0,4497 0,4507 0,3434 0,3768 0,3291 0,07288 0,0 -0,09318 -0,2 Ps_r 1,2 -0,4 -0,6 -2 -1 -0,6 1 4 5 l_i l_f L_f r/s Ps_r Pf 6 l_f L_f -1,2 0,8 -1,8 -2,4 0,6 l i l_i 0,6655 0,4 , Loading 0,4412 0,2 0,0 0,09819 0,05044 0,02974 -0,2 -0,1844 -0,1887 -0,4 -3,0 -0,5289 -0,6 l_i L_f l_f r/s Ps Ps_r -1,0 PC1 (55%) Pf -0,8 area_f -3 area_f Pf Ps 2 3 Ps -1,0 area_f -0,8 0,6 PC2 (17%) Peso Secco (g) 150 mM NaCl 14 16/04/2014 Trattamento 150mM NaCl L_f l_f 0,96 0,969 0,9573 0,8778 0,84 0,72 l i r/s l_i 0,7284 0,60 0,48 0,4645 0,36 0,24 0,2118 0,1433 4 5 -0,09453 -1,6 l_f Ps_r 2 3 Pf Ps area_f r/s 1 Ps_r -1 -0,8 Pf -2 Ps -3 0,00 area_f PC2 (21%) 0,12 l_i 08 0,8 Correlation C 1,6 L_f 2,4 0,8989 0,8059 0,72 0,60 Correlatio on -2,4 2,4 -3,2 0,48 , 0,36 0,24 0,2756 0,2451 0,12 0,00 0,02734 -0,12 l_i L_f l_f r/s Ps_r Pf area_f -0,2821 Ps -0,1609 -0,1615 -0,24 -4,0 3A 12A 5A 9A 4A 13A 17A 18A 6A 19A 14A 21A 10A 22A 23A 15A 26A 16A 11A 24A 27A 8A 28A 1A 25A 35A 7A 36A 2A 29A PC1 (43%) 100 200 300 500 600 700 800 150 mM NaCl 25 20 Peso seecco (g) 15 3A 3A 29A 10 1A 2A 5 7A 25A 35A e 36A 1A 900 0 1000 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 35 A 36 A Distance 400 numero di accessione 15 3A 12A 5A 9A 4A 13A 17A 18A 6A 19A 14A 21A 10A 22A 23A 15A 26A 16A 11A 24A 27A 8A 28A 1A 25A 35A 7A 36A 2A 29A 16/04/2014 100 Luogo di Specie raccolta N. Acces Massafra Cynodon dactylon (TA) 1 Vasto Cynodon dactylon 2 Vasto Cynodon dactylon 3 Vasto Paspalum paspaloides 7 Ascea Cynodon dactylon 25 Yukon Cynodon dactylon (Com.) 29 Barletta (BAT) Paspalum paspaloides 35 200 300 Distance 400 500 600 700 800 900 1000 Seaspray Paspalum vaginatum (Com.) 36 CONCLUSIONI Screeening iniziale sul materiale individuato; Variabilità in termini di accrescimento degli ecotipi studiati in risposta alla salinità; Alcuni degli ecotipi individuati si comportano come specie ALOFITE TOLLERANTI LA SALINITA’. Grazie per l’attenzione 16
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