Volume: la patata

Sezione: coltivazione

Capitolo: coltivazione da seme botanico

Autori: Anita Ierna

La propagazione della patata, com’è noto, viene di norma realizzata utilizzando tuberi-seme interi o loro frazioni (via agamica). Indubbiamente la tradizionale propagazione agamica ha svolto un ruolo decisivo nell’evoluzione di questa coltura, in quanto essa, oltre ad avere consentito di fissare le nuove combinazioni genetiche, sia spontanee sia indotte dall’uomo, ha avuto il merito di ridurre l’eterogeneità all’interno dei genotipi presenti, creando cloni omogenei in grado di fornire tuberi uniformi e qualitativamente apprezzabili. La propagazione agamica, tuttavia, comporta numerosi inconvenienti legati soprattutto allo stato sanitario, ai costi e alla difficoltà di trasporto e di conservazione dei tuberi-seme. Ciò è particolarmente evidente nei Paesi in via di sviluppo, dove questo metodo limita la produzione e il conseguente consumo di patate, ma esso sta progressivamente divenendo fattore limitante anche nella moderna agricoltura dei Paesi industrializzati. Un mezzo innovativo per superare gli svantaggi connessi con l’utilizzazione del tubero-seme potrebbe essere rappresentato dalla propagazione sessuale (limitata da sempre al lavoro di genetica e miglioramento genetico) attraverso il seme botanico, o seme vero, TPS (True Potato Seed). Il seme si estrae dalle bacche carnose tondeggianti di colore verde-bruno, violaceo o giallastro, ciascuna delle quali contiene da 150 a 300 semi reniformi appiattiti. L’infiorescenza è a corimbo. Il fiore è ermafrodita, campanulato e con petali di colore variabile dal bianco al viola intenso. Il seme vero di patata, TPS, è stato lanciato come alternativa al tubero-seme nella coltivazione della patata dal Centro Internacional de la Papa (CIP) di Lima, Perú, nella seconda metà degli anni Settanta. Fino a quell’epoca era stato fatto solo un uso occasionale del seme botanico in Perú e in Bolivia, ed era stato descritto un esempio di utilizzazione del TPS nella produzione della patata da parte dei discendenti degli Inca nell’area di Cuzco (Perú). Sebbene molti altri istituti di ricerca nei Paesi sviluppati e in via di sviluppo abbiano studiato vari aspetti della tecnologia del TPS, il CIP ha avuto un ruolo di primo piano nello sviluppo di questa alternativa tecnica di propagazione per la coltivazione della patata. Ne è un esempio concreto l’ibrido da seme botanico chiamato Chacasina, diffuso in Perú e selezionato proprio dal CIP.

Vantaggi e limiti derivanti dall’uso del seme botanico

L’impiego del seme botanico in luogo del tubero-seme presenta innumerevoli vantaggi: – miglioramento fitosanitario (su circa 50 virus che attaccano la patata solo 4 possono essere trasmessi attraverso il seme); – facilità di trasporto e di conservazione (sono sufficienti circa 100-150 g di seme botanico per impiantare 1 ha, contro le 2,5 t circa di tuberi-seme); – riduzione dei costi di produzione (sia per il costo minore del seme rispetto ai tuberi-seme, sia perché tutti i tuberi raccolti possono essere destinati all’alimentazione); – migliore conservabilità (il seme ha un contenuto di umidità di gran lunga inferiore a quello dei tuberi); – possibilità di costituire nuove varietà in tempi molto più brevi (23 anni contro 10-15 anni). Inizialmente questa tecnica di propagazione presentava dei limiti che erano riconducibili alla ridotta produttività delle relative progenie, rispetto a quella ottenibile attraverso la propagazione tradizionale, e alla disformità dei tuberi prodotti per colore, forma e pezzatura. Riguardo a quest’ultimo aspetto, infatti, quando si utilizza la propagazione agamica (tubero-seme) si ha la garanzia di avere piante geneticamente identiche alla pianta-madre, mentre se si utilizza la propagazione gamica (seme botanico) i semi di una pianta daranno origine a piantine geneticamente differenti rispetto alla pianta-madre che li ha generati. La disformità dei tuberi provenienti da piante propagate per seme botanico non era considerata una caratteristica negativa dai contadini delle Ande, avendo essi intuito che il “miscuglio” possedeva una tale variabilità di resistenza nei confronti degli stress biotici e abiotici che, in caso di avversità, avrebbe garantito la sopravvivenza delle piante. Nei Paesi industrializzati, invece, i tuberi devono presentarsi morfologicamente uniformi, poiché i mercati sono molto esigenti nei riguardi degli standard qualitativi. Stabilità di produzione e uniformità delle progenie sono stati, quindi, i principali obiettivi perseguiti nel miglioramento genetico per l’uso del TPS. Inoltre, i problemi legati all’induzione fiorale e ai processi di allegagione e carpogenesi (sviluppo e accrescimento della bacca), comprese la formazione del seme e la sua germinazione, hanno richiesto lunghi e approfonditi studi, che ora sembrano sulla strada della risoluzione.

Varietà adatte alla coltivazione per seme botanico

Il seme vero di patata può essere costituito da: – seme da libera impollinazione (OP, Open Pollinated); – seme ottenuto da incroci tra cultivar e/o cloni tetraploidi 4X; – seme ibrido altamente eterozigote attraverso l’utilizzo di mutanti meiotici. Il seme da libera impollinazione, OP, dà progenie con produzioni del 30-50% in meno rispetto al seme ibrido, ma ha un costo molto limitato. Il seme ottenuto incrociando varietà e cloni tetraploidi in genere dà origine a progenie eterogenee, anche se molto dipende dal materiale genetico utilizzato, e sarà più o meno costoso a seconda del tipo di impollinazione (manuale ovvero mediante insetti pronubi, o impollinatori). Più ampie prospettive apre il nuovo schema di incrocio basato sull’ibridazione tra cultivar tetraploidi e cloni diploidi, i quali hanno il vantaggio di trasmettere alla progenie un’elevata eterozigosità (utile ai fini del vigore ibrido), oltre che un’adeguata omogeneità. Per la produzione di seme ibrido sono stati valutati diversi schemi di incrocio; tra questi il migliore è quello che prevede come genitore femminile una cultivar tetraploide e come genitore maschile un ibrido aploide interspecifico, derivante dall’incrocio di cloni aploidi e specie selvatiche che formano gameti 2n. I cloni diploidi che provengono da materiale selvatico devono essere migliorati per i requisiti agronomici prima di poter essere impiegati. Con questo schema di incrocio è stato possibile ottenere seme ibrido a un costo modesto, e la progenie è costituita da genotipi con buon vigore, buona uniformità e alta produttività. Questo seme ibrido garantisce, dunque, stabilità di produzione e uniformità simili a quelle che si ottengono utilizzando i tuberi-seme.

 

Tecnologie di produzione del seme botanico

La produzione di seme botanico necessita di piante-madri che producano molti fiori. Alcune varietà fioriscono bene in condizioni di giorni lunghi (12-13 ore) nella fascia tropicale; altre, invece, non producono bacche (e quindi semi) in conseguenza della mancata e/o bassissima differenziazione fiorale prima e dell’assente allegagione poi. Per indurre le piante di patata a sviluppare più fiori sono stati sperimentati vari artifici. Tra quelli più comunemente usati si ricordano l’innesto su pomodoro, il taglio delle infiorescenze seguito da immersione dello stelo in acqua, e l’aspersione delle piante con una soluzione di acido gibberellico (AG3). Questi metodi sono stati utilizzati soprattutto dai genetisti al fine di produrre un numero di fiori sufficiente per effettuare gli incroci. Allorché le piante dei genotipi considerati non fioriscono o fanno pochi fiori si ricorre all’illuminazione supplementare durante le ore notturne. Inizialmente il trattamento di illuminazione supplementare, interrompendo la notte con lampade incandescenti a 18 watt per 3 ore consecutive, veniva effettuato per l’intera durata del ciclo o almeno per 60-70 giorni, mentre di recente si è accertato che è possibile ridurlo, senza conseguenze negative sulla produzione di fiori e sulla durata della fioritura, a 2 settimane nel periodo compreso tra il 16o e il 30o giorno dall’emergenza. Le tecniche di impollinazione e di estrazione del seme sono state largamente copiate e adattate dalle pratiche in uso per il pomodoro. Nella patata si è osservato che semi più grandi migliorano significativamente la germinazione e la crescita dei semenzali, e che le dimensioni del seme si possono modificare attraverso la densità delle piante, la potatura degli steli laterali, il numero di infiorescenze per pianta e il numero di fiori impollinati per infiorescenza. L’allegagione e le dimensioni delle bacche e dei semi dipendono anche dalla varietà portaseme e dal numero di impollinazioni dei fiori, mentre non mostrano variazioni apprezzabili per effetto delle varietà utilizzate come impollinatori.

Germinazione del seme

La temperatura ottimale per la germinazione del seme botanico di patata è compresa tra 15 e 20 °C; quella massima cardinale si colloca intorno a 35 °C, mentre quella minima intorno a 10 °C. Il TPS ha una longevità di 8-10 anni, ma a partire dalla raccolta delle bacche rimane dormiente per un periodo di tempo che varia da 6 a 12 mesi. La dormienza del seme determina basse percentuali di germinazione, che peraltro è scarsamente uniforme, e ridotto vigore dei semenzali. Essa è di intensità e durata variabili in rapporto al genotipo, alle condizioni termoigrometriche presenti durante la maturazione delle bacche, alla tecnica colturale (con particolare riferimento alla concimazione azotata) e allo stadio di maturazione del seme al momento della raccolta. Questo significa che il seme non può essere utilizzato per un certo periodo di tempo fino a quando non si “sveglia”. Se si conserva il seme con bassa umidità (3,5-4%) a temperatura relativamente elevata (30 °C) si può ottenere una germinazione uniforme dopo circa 6 mesi; in ogni caso la conservazione successiva a 18 °C mantiene il vigore del seme per un lungo periodo. Se è necessario utilizzare il seme prima che esso si sia “svegliato” naturalmente, se ne può interrompere la dormienza con un trattamento con acido gibberellico, che determina percentuali di germinazione accettabili, ma può dare luogo a piantine eziolate, clorotiche e non vigorose. Recentemente è stato dimostrato che il priming – trattamento al seme con soluzioni acquose di sali di potassio (KNO3 + K3P04 a –1,0 MPa e per 5 giorni) – rispetto al trattamento con AG3 determina velocità e uniformità di emergenza più elevate, e di conseguenza anche un maggiore peso secco delle plantule. Esso dimostra un’efficacia migliore sugli ibridi caratterizzati da maggiore dormienza del seme e negli ambienti in cui le condizioni ambientali siano meno idonee alla germinazione.

Tecniche colturali adatte al seme botanico

L’impianto della coltura a partire da seme botanico può essere realizzato attraverso diverse tecniche.

a) La semina diretta in campo, sebbene rappresenti una tecnica molto interessante perché consentirebbe la completa meccanizzazione delle operazioni colturali, finora non ha dato risultati soddisfacenti, soprattutto a causa della difficoltà di germinazione dei semi e dello scarso potere competitivo esercitato dalle giovani piantine nei confronti delle infestanti, in parte dovuto ai lunghi tempi di insediamento e ai ridotti ritmi di accrescimento delle plantule.

b) Il trapianto in campo delle piantine ottenute in vivaio si è dimostrato più conveniente e può essere utilizzato con efficacia soprattutto in quelle aree dove questa pratica viene già utilizzata per altre colture, come per esempio il pomodoro, il peperone e la melanzana. Si semina il TPS in vivaio, dopodiché le piantine si trapiantano in pieno campo così da ottimizzare le condizioni di germinazione e di crescita per i semenzali. Tuttavia, le piantine di patata da TPS mostrano una maggiore sensibilità al trapianto rispetto ad altre colture, e subiscono spesso lo shock da trapianto. Una buona preparazione del suolo, l’irrigazione secondo le necessità del terreno e il controllo delle infestanti hanno un’importanza cruciale subito dopo il trapianto poiché gli stress che la piantina può subire, in particolare quello idrico, determinano una precoce differenziazione dei tuberi, una maturazione anticipata e, conseguentemente, basse rese. Si possono ottenere piantine più sviluppate, e più robuste da trapiantare in campo, effettuando la semina in contenitori alveolati e ponendo questi nei mesi invernali sotto un apprestamento di protezione tipo tunnel. È stata anche valutata la possibilità di trapiantare le piantine ad alta densità in vivaio per ottenere piccoli tuberi-seme (da 2 a 5 cm di diametro).

c) La tecnica dei seedling tubers è la più promettente e ha maggiori probabilità di successo nell’immediato, poiché consente di combinare i vantaggi derivanti dall’uso del seme botanico con quelli presenti nell’uso del tubero-seme. Essa consiste nel seminare il seme in vivaio a elevate densità, in modo da ottenere piccoli tuberi-seme (diametro <3 cm) detti seedling tubers. In condizioni favorevoli questa tecnica consente un alto rapporto di moltiplicazione: meno di 1 g di seme è sufficiente per ottenere 10 kg di tuberini, i quali sono a loro volta sufficienti per l’impianto di 100 m2 di coltura. La semina del TPS in vivaio può essere effettuata fuori stagione e/o in serra per evitare l’attacco di afidi e assicurare che i seedling tubers siano esenti da virus; quindi, i seedling tubers possono essere conservati e utilizzati sia per la produzione di tuberi-seme, sia per la produzione commerciabile. Le piccole dimensioni dei seedling tubers danno un alto rapporto germogli/tubero, il che li rende molto economici per l’uso e la conservazione come tuberi-seme.

Utilizzazione e diffusione del seme botanico

Nel mondo

Il seme botanico di patata è diffuso nei Paesi in via di sviluppo, che hanno forte necessità di disporre di fonti alimentari e incontrano difficoltà per la produzione, il reperimento e la conservazione dei tuberi-seme. Il TPS è utilizzato per la produzione di patate da consumo principalmente in Cina, dove è presente fin dal 1967, oltre che in Vietnam e in India; è inoltre abbastanza diffuso in Bangladesh, Indonesia, Nepal, Perú, Nicaragua e Venezuela. A livello sperimentale negli ultimi anni sono state condotte diverse prove per valutare la possibilità di utilizzare il seme botanico in altri Paesi del mondo.

In Italia Oltre che nei Paesi in via di sviluppo, la tecnica del TPS può essere ritenuta interessante anche in molti Paesi che si affacciano sul bacino del Mediterraneo, tra cui l’Italia. Qui, infatti, si realizzano tre diversi cicli colturali: quello ordinario primaverile-estivo per la produzione di patata comune, e due cicli extrastagionali, il vernino-primaverile per la produzione di patata primaticcia, o novella, e l’estivo-autunnale per la produzione di patata bisestile. Per l’impianto di tali colture si utilizzano tuberi-seme importati dall’estero, principalmente dal Nord Europa, che rappresentano una voce di spesa cospicua; inoltre, essendo questi raccolti in agosto, risultano spesso fisiologicamente troppo giovani per il ciclo verninoprimaverile e troppo vecchi per quello estivo-autunnale. In questo contesto la tecnologia del TPS potrebbe rappresentare una valida alternativa per produrre tuberi-seme da destinare alle semine oppure direttamente patate commerciabili sia per la coltura ordinaria sia per quella extrastagionale.

Ricerche in Italia

In Italia la sperimentazione è iniziata nel 1989 presso l’Università degli Studi Federico II di Napoli, con lo scopo di sviluppare un metodo per produrre in vivaio seedling tubers da destinare l’anno successivo al campo per la produzione di tuberi commerciabili. Inizialmente sono state valutate in vivaio numerose famiglie da seme botanico (TPS) provenienti da incroci 4X × 2X, 4X × 4X e OP (libera impollinazione), dalle quali sono stati ottenuti in media 10 kg/m2 di seedling tubers. I migliori risultati sono stati raggiunti utilizzando le famiglie provenienti da incroci 4X × 2X e applicando in semenzaio una densità di impianto che varia da 70 a 100 piante/m2 in accordo alla percentuale di sopravvivenza delle piante stesse. I seedling tubers così prodotti e distinti in classi dimensionali (<20 mm, 20-30 mm e 30-40 mm) sono stati usati in pieno campo nell’anno successivo per produrre patata da consumo. Utilizzando i seedling tubers di classi dimensionali 30-40 mm, in media sono state ottenute rese in tuberi pari a 25 t/ha, ma che hanno superato le 40 t/ha in alcune famiglie 4X × 2X. I tuberi della classe dimensionale <20 mm danno luogo a rese molto basse, ma possono essere utilizzati per un ulteriore ciclo di moltiplicazione. In Sicilia è stata valutata la possibilità di produrre tuberi-seme a partire da piantine da seme botanico (TPS) direttamente in pieno campo, nel periodo estivo, nelle aree collinari e montane dei Nebrodi, dove le condizioni climatiche sono sfavorevoli allo sviluppo degli afidi, da utilizzare per le colture precoci lungo la fascia costiera. Trapiantando in campo a fine primavera-inizio estate piantine da TPS alla densità di 70 piante/m2 si è ottenuta una produzione media pari a 340 seedling tubers per m2, di cui 172 per la classe dimensionale <20 mm, 118 per la classe 20-40 mm, e 50 per la classe >40 mm. I seedling tubers di diametro pari o superiore a 20 mm sono stati conservati a temperatura ambiente e luce diffusa per favorirne la maturazione fisiologica, e quindi sono stati utilizzati in ciclo vernino-primaverile lungo la fascia costiera della Sicilia sud-orientale per la produzione di patata primaticcia. Nella coltura primaticcia il comportamento delle varietà da seme botanico non si è discostato in misura sostanziale da quello delle varietà a propagazione vegetativa normalmente utilizzate nell’area, né per quanto riguarda l’emergenza né per la produzione areica di tuberi. Questa in media è stata pari a 35 t/ha nelle varietà da seme e 40 t/ha in quelle a propagazione vegetativa. Le varietà da seme hanno prodotto tuberi di peso unitario più ridotto, ma ne hanno differenziato in maggior numero. I tuberi delle varietà da seme, inoltre, sono apparsi abbastanza uniformi e con caratteristiche esteriori accettabili. La tecnica dei seedling tubers a partire da TPS può consentire agli agricoltori di pianificarne la produzione in relazione all’epoca di semina per ottenere tuberi-seme fisiologicamente maturi da utilizzare nei vari cicli colturali. Ciò può risultare particolarmente importante nel ciclo estivo-autunnale, per il quale, non essendovi la disponibilità di tuberi-seme certificati, vengono di norma utilizzati i tuberi di scarto della coltura primaticcia, con le evidenti ripercussioni negative sulla risposta produttiva della coltura.


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