Volume: il carciofo

Sezione: ricerca

Capitolo: miglioramento genetico

Autori: Francesco Saccardo

Introduzione

Il carciofo (Cynara cardunculus var. scolymus) è una delle più importanti colture ortive prodotte sul territorio nazionale, con 50.120 ha coltivati e una produzione lorda vendibile che supera i 500 milioni di euro. Negli ultimi anni, il settore cinaricolo presenta tuttavia alcune problematiche legate principalmente: – alla comparsa sul mercato di prodotti provenienti dall’estero, in particolare dalla Francia e dall’Egitto; – alla mancanza di varietà iscritte al Registro Nazionale MiPAAF; – alla difficoltosa gestione agronomica della coltura a causa della variabilità del germoplasma tradizionale, costituito in genere da popolazioni eterogenee; – all’assenza di un’attività vivaistica innovativa; – all’elevato costo di manodopera richiesta per le cure colturali e la raccolta. Inoltre, il calo dei prezzi, dovuto al fatto che l’offerta per ogni tipologia è per lo più limitata a un arco di tempo piuttosto breve, la ridotta diversificazione varietale esistente e la commercializzazione di un prodotto non qualificato rappresentano ulteriori problemi della coltura. Nuove prospettive possono essere fornite dal miglioramento genetico mediante la costituzione di nuove cultivar che meglio rispondano alle esigenze di produzione (uniformità, attitudine alla raccolta meccanica) e di mercato (precocità) e mediante l’utilizzo di sistemi razionali di gestione dei tradizionali materiali di propagazione e l’impiego di nuove tecniche vivaistiche. La resistenza a stress abiotici e biotici (in particolare a Verticillium dahliae) dovrebbe consentire la coltivazione del carciofo anche in aree sottoposte a stress diversi.

Risorse genetiche

L’Italia presenta il più ricco pool genico coltivato di carciofo per lo più rappresentato da un elevato numero di ecotipi o cloni, propagati vegetativamente e il cui nome richiama generalmente le zone di origine. Tuttavia, la biodiversità presente a livello locale è tuttora poco conosciuta, tanto da determinare confusione sia nella terminologia sia nella classificazione del germoplasma disponibile. Esiste, infatti, un ampio numero di popolazioni che prendono il nome dalla rispettiva zona di coltivazione, pur non essendo sempre geneticamente differenziate tra loro. Per esempio, è il caso del carciofo Cupello (capolino di colore violaceo, grande e carnoso) che, pur prendendo il nome dalla località di coltivazione, sin dalla fine degli anni ’50, è genotipicamente rappresentato dalla popolazione Campagnano che, assieme a quella denominata Castellammare, concorre alla produzione della tipologia Romanesco. Anche per il Pian di Rocca, il genotipo coltivato è rappresentato dal clone Terom e non da uno specifico ecotipo locale. Il germoplasma di carciofo può essere oggi raggruppato e classificato secondo differenti criteri, fondamentalmente basati sulle caratteristiche morfologiche del capolino quali la forma, il colore delle brattee, la presenza o assenza di spine, o sull’epoca di produzione, autunnale e primaverile. In base alle caratteristiche del capolino, le risorse genetiche coltivate sono state suddivise nelle seguenti tipologie principali: – Spinosi, caratterizzati da lunghe spine sulle brattee e sulle foglie; – Violetti, con capolini viola di medie dimensioni e produzione autunnale; – Romaneschi, con capolini più o meno globosi e produzione primaverile; – Catanesi con capolini relativamente piccoli e allungati e produzioni che si estendono dall’autunno alla primavera. Altri ecotipi, tra cui quello spagnolo denominato Tudela, appartengono a un gruppo intermedio, mentre il germoplasma francese è stato principalmente suddiviso in Bretone, caratterizzato da grandi capolini verdi (per es. Camus de Bretagne, Caribou, Camerys), e Midi, originario del Sud della Francia (per es. Violet de Provence. Violet de Hyères). In California, le varietà Green Globe, Imperial Star, Big Heart, Desert Globe, tutte primaverili, sono le più diffuse; soprattutto la cultivar Imperial Star è interessante per la sua relativa uniformità e per la precocità. In base all’epoca di comparsa del capolino, le varietà autunnali dette anche rifiorenti o precoci (per es. Violetto di Sicilia, Spinoso sardo, Spinoso di Palermo, Spinoso ligure, Masedu, Brindisino, Violetto di Provenza, Tudela, Locale di Mola, Catanese), coltivate principalmente nelle regioni del Sud e nelle isole, assicurano una produzione pressoché continua tra l’autunno e la primavera e riguardano l’80% del patrimonio varietale nazionale. Le varietà primaverili o tardive (per es. Romanesco e Violetto di Toscana), presenti nelle regioni del Centro Italia, forniscono solo produzioni nel periodo febbraio-maggio. Vanno considerati a parte i cardi coltivati che sono completamente fertili se incrociati con il carciofo. Il genere Cynara è relativamente piccolo e comprende, oltre al carciofo, 6-7 specie selvatiche perenni, tutte originarie del bacino del Mediterraneo. La specie più vicina al carciofo è il cardo selvatico (C. cardunculus var. sylvestris), distribuito dal Portogallo alla Turchia. Si tratta di una pianta robusta e ramificata, con tipica rosetta di foglie grandi e spinose e fiori di colore blu-violetto. Altre 5 specie selvatiche quali C. baltica, C. algarbiensis, C. syriaca, C. cornigera e C. cyrenaica hanno mostrato affinità genetica con il carciofo.

Controllo genetico dei caratteri

Alla base del miglioramento genetico del carciofo, i pochi studi sinora effettuati riguardano il determinismo genico di pochi caratteri principali. La maggior parte dei caratteri morfologici e legati alla produzione presenta un determinismo poligenico. Si tratta in particolare della dimensione, forma e peso del capolino, della dimensione della pianta, della lunghezza del peduncolo e della precocità. Sono invece controllati da geni singoli o da due geni major i seguenti caratteri: – assenza/presenza di spine; l’allele “non spinoso” (Sp) è dominante su quello “selvatico spinoso” (sp); – marcatori della foglia e del fiore; i caratteri “foglia gialla” (j) e “fiore bianco” (b) sono entrambi mutazioni recessive, la prima delle quali è presente nei tipi Romaneschi. La pigmentazione del capolino è un carattere per il quale la base genetica per la colorazione antocianica, influenzata anche dalla temperatura e dalla concimazione, è complessa, in quanto coinvolgerebbe una serie di geni modificatori in aggiunta a 1 o 2 geni major. Poco studiato è invece il carattere della maschiosterilità riportato sotto il controllo di uno (ms1) o di due geni recessivi (ms2 e ms3). Nuovi cloni maschiosterili sono stati recentemente isolati in Italia e studiati da un punto di vista morfologico e funzionale. La maschiosterilità è legata a un blocco post-meiotico che si verifica durante la microgametogenesi determinando la produzione di polline non vitale, probabilmente associata a una bassa attività nutrizionale delle cellule del tappeto nell’antera.

Sviluppo del patrimonio varietale

Il miglioramento genetico del carciofo ha una storia piuttosto breve dal momento che le conoscenze sulla biologia fiorale sono state acquisite e sviluppate solo da una trentina di anni e, a livello mondiale, sono ancora pochi gli studi e i risultati sinora condotti in tale settore. Molte difficoltà sono legate all’allogamia e proterandria del fiore. In Italia, la costituzione varietale del carciofo è stata per lo più limitata alla selezione di piante effettuata nell’ambito di ecotipi locali e alla loro successiva propagazione agamica (ovoli, carducci, parti di ceppaia). Questa metodologia di miglioramento genetico consente tuttavia di utilizzare solo la variabilità genetica o le possibili mutazioni presenti in una popolazione. La moltiplicazione vegetativa comporta inoltre, come conseguenza negativa, la realizzazione di carciofaie altamente inquinate da patogeni fungini e virus.

Via agamica

Sinora la costituzione di nuovo germoplasma di carciofo è stata realizzata mediante selezione di piante effettuata nell’ambito delle popolazioni locali propagate per via agamica (ovoli, carducci e parti di ceppaia), oppure da piante selezionate nell’ambito di popolazioni ottenute da libera impollinazione e successivamente clonate. L’analisi della situazione varietale rivela comunque una condizione stagnante. È auspicabile pertanto un maggiore impegno nel miglioramento genetico ai fini della produzione di varietà in grado di coprire e possibilmente ampliare il periodo di coltivazione, caratterizzate da migliore adattamento alle esigenze dei diversi ambienti pedoclimatici di coltivazione e con caratteristiche più idonee per i diversi impieghi possibili (consumo fresco, carciofini sottolio, paste, surgelato). Tra i cloni più interessanti ottenuti negli ultimi 30 anni, sono da citare: – C3, genotipo Romanesco molto precoce ottenuto mediante selezione clonale e successiva micropropagazione; – Terom, genotipo primaverile più precoce del Violetto di Toscana ma con un capolino notevolmente più grande e coltivato nelle aree tipiche del Violetto di Toscana; – Tema 2000, autunnale e isolato da una popolazione da seme derivata dal Terom; – Grato 1 e Grato 2, entrambi di tipo Romanesco, ottenuti da interincrocio in libera impollinazione di cloni appartenenti agli ecotipi Castellammare, Campagnano e Violetto di Toscana e successiva selezione di piante moltiplicate agamicamente. Il clone C3, costituito da piante di media vigoria con foglie di colore verde cinereo, capolino sub-sferico compatto e schiacciato con brattee serrate di colore verde e sfumature violacee, per la precocità e qualità del capolino, ha sostituito circa il 90% delle carciofaie laziali, e si sta diffondendo su ampie superfici anche di altre regioni cinaricole quali Sicilia, Puglia e Sardegna. L’elevata richiesta di questo clone da parte del mercato sta però causando, almeno in Lazio e Campania, rischi di erosione genetica per le popolazioni autoctone di Romanesco tradizionalmente coltivate in queste aree. La particolare precocità e l’intolleranza al freddo del clone può inoltre mettere a rischio, in inverni molto freddi, l’intera produzione della coltura. La metodologia di miglioramento genetico impostata sull’impiego di incroci in libera impollinazione tra diversi genotipi, che hanno portato alla realizzazione di nuovi cloni di piante F1 selezionate per caratteri utili, ha dato sinora i migliori risultati in termini di rinnovo varietale. A riguardo, bisogna citare i nuovi cloni denominati Moro di Corneto (capolini globosi, di colorazione violetta e dimensioni più grandi del tipo Romanesco), Etrusco (forma più allungata del tipo Romanesco e produttiva), Apollo (clone brevettato), Exploter e Giove che derivano da piante selezionate all’interno di popolazioni ottenute per libera impollinazione e successivamente moltiplicate per via vegetativa. Anche in Sardegna e in Puglia, sono stati selezionati nuovi cloni per produttività, precocità e caratteristiche all’interno di popolazioni appartenenti rispettivamente alle tipologie Spinoso sardo e Brindisino. Ai fini della valorizzazione e tutela del prodotto, è stata acquisita l’Indicazione Geografica Protetta (IGP) sia per il carciofo di Paestum [Reg. CE n. 465 del 12.03.04 (GUCE L. 77 del 13.03.04)] sia per il carciofo Romanesco del Lazio [Reg. CE n. 2066 del 21.11.02 (GUCE L. 218 del 22.11.02)], mentre è stata evidenziata per la richiesta del marchio DOP (Denominazione di Origine Protetta) la qualità del carciofo Violetto di Sant’Erasmo, già incluso nell’elenco MiPAAF dei prodotti tradizionali locali. Quest’ultimo presenta un elevato contenuto di fruttosio, che rende molto dolci i capolini, una minore quantità di inulina e acido clorogenico; è apprezzabile la sua resa di lavorazione come produzione di cuori. Anche per il carciofo Brindisino è in corso la richiesta di marchio IGP. Molto recentemente invece è stato istituito, con decreto MiPAAF del 18 giugno 2007 (G.U. del 26/06/07), il Registro Nazionale delle Varietà di Carciofo e, già a luglio 2008, è stata richiesta l’iscrizione delle prime 4 varietà di carciofo, Raffaello, Donatello, Michelangelo, Leonardo, tutte afferenti alla tipologia Romanesco e ottenute da piante selezionate rispettivamente all’interno delle popolazioni autoctone Castellammare e Campagnano e dei cloni C3 e Grato 1. In particolare, le cultivar Raffaello e Michelangelo sono precoci, mentre le cultivar Donatello e Leonardo sono tardive e mediamente tardive.

Via gamica

Il sistema riproduttivo del carciofo via “seme” (achenio), ha permesso di mettere a punto metodologie di miglioramento genetico tendenti alla realizzazione di ibridi F1 e/o varietà sintetiche che manifestano gli effetti positivi dell’eterosi, incrementando le rese unitarie e associandole a un minor costo di produzione. Questi materiali ottenuti gamicamente consentono di: – meccanizzare le operazioni di semina; – migliorare lo stato sanitario della pianta; – ottenere carciofaie omogenee; – esprimere il potenziale produttivo già al primo anno di impianto, rendendo possibile la durata di un anno della carciofaia; – avvicendare il carciofo con altre colture; – ridurre l’impiego di agrofarmaci; – favorire la coltivazione della coltura in regime biologico. In particolare, l’utilizzo del “seme” consente di eliminare alcuni problemi fitosanitari, principalmente legati ai virus, che si evidenziano soprattutto quando il carciofo è moltiplicato per via vegetativa. Ricerche effettuate su cultivar propagate per “seme”, generalmente a produzione tardiva o primaverile, hanno evidenziato che applicazioni di GA3 (acido gibberellico) anticipano la produzione di capolini al periodo autunno-vernino. In Francia, Israele e USA, è stata dedicata molta attenzione allo sviluppo di varietà propagate via “seme”, sia attraverso la selezione di linee sufficientemente stabili e la costituzione di ibridi F1 sia attraverso incroci tra linee fertili stabili e maschiosterili. Recentemente varietà a propagazione per “seme” (Talpiot) e ibridi F1 tra i quali Concerto, Opal, Madrigal, di origine francese e israeliana, sono stati oggetto di accurate sperimentazioni agronomiche sia in Sicilia sia in Puglia. Queste costituzioni, sebbene in qualche caso interessanti per la produzione riferita a un breve periodo di tempo e la conseguente riduzione dei costi di raccolta, presentano tuttavia una produzione tardiva e qualitativamente inferiore a quella delle cultivar tradizionali. Recentemente, attraverso programmi mirati di miglioramento genetico, sono stati ottenuti ibridi F1 italiani derivati dall’incrocio di linee inbred fertili e cloni maschiosterili utilizzati come piante portaseme. Le autofecondazioni ripetute in carciofo determinano però fenomeni di depressione da inbreeding con conseguenze negative sul vigore della pianta, sulla superficie fogliare, sull’altezza dello stelo, su numero e dimensione dei capolini commerciali, sulla qualità e quantità del polline e sul numero di semi vitali. Talvolta la depressione da inbreeding compare già alla seconda autofecondazione mentre, in altri casi, alla III-IV autofecondazione, gli effetti possono essere talmente severi da dover rinunciare alla produzione di linee inbred. In contrasto con i fenomeni di inbreeding, gli incroci tra cloni di carciofo determinano elevata eterosi, espressa chiaramente in biomassa e produzione. È stato notato un impressionante vigore ibrido nelle combinazioni di incrocio tra carciofo e cardo. La strategia seguita per l’ottenimento di ibridi F1 presenta le seguenti fasi: 1) realizzazione di variabilità genetica ottenuta mediante clonazione, autofecondazione, incrocio intra/interspecifico e mutagenesi; 2) ottenimento di popolazione F2 da autofecondazione di piante e selezione per caratteri morfo-fisiologici compresa la maschiosterilità; 3) ottenimento di linee maschiofertili stabili F3, F4, F5, ottenute da autofecondazione controllata e cloni di piante maschiosterili; 4) ottenimento di ibridi F1 realizzati da incrocio tra linee maschiofertili stabili e cloni maschiosterili; 5) valutazione bio-agronomica in ambienti pedoclimatici diversi. Nell’ambito di questa strategia, sono state messe a punto tecniche di impollinazione (api, bombi, pennello ecc.) per aumentare la resa in “semi” e contemporaneamente ridurre i costi di produzione.

Prospettive

Per l’importanza economica che la coltura del carciofo riveste a livello mondiale e soprattutto in Italia, è necessario sviluppare nuove varietà e/o ibridi di carciofo in grado di rispondere alle esigenze del mercato sia interno sia estero. In tale contesto, il Ministero per le Politiche Agricole, Alimentari e Forestali (MiPAAF) ha avviato, in questi ultimi anni, due progetti nazionali denominati Carciofo e Valorizzazione di germoplasma di carciofo attraverso la costituzione varietale e il risanamento da virus. Il primo progetto, ormai concluso, era volto ad approfondire le problematiche della produzione esaltando le potenzialità della coltura in termini varietali, vivaistici, agronomici e nutrizionali, mentre il secondo, appena approvato, tende a trasferire i risultati precedentemente ottenuti agli operatori del settore interessati alla coltura cinaricola, quali Regioni ed enti privati (per es. cooperative, consorzi, vivaisti, agricoltori e industrie di trasformazione), contribuendo allo sviluppo varietale e vivaistico del carciofo in Italia. Per il rilancio del carciofo è inoltre necessario considerare la promozione di questa orticola a livello di mercato, facendo leva oltre che su un’adeguata presentazione del prodotto, anche sui suoi aspetti qualitativi e salutistici. La possibilità di espansione della coltura è comunque legata soprattutto al superamento delle problematiche relative alla propagazione, obiettivo tra l’altro raggiungibile con l’impiego di varietà da seme. Per il miglioramento del panorama varietale è pertanto auspicabile la costituzione di ibridi F1 in generale; quelli a basse esigenze di freddo sarebbero utili per superare la “primaverilità” delle produzioni e ridurre la quantità di GA3 impiegata per anticipare la produzione al periodo autunnale. L’impiego quasi esclusivo di antiche varietà locali e la moltiplicazione per via agamica non hanno favorito la realizzazione di un vivaismo del carciofo. Non esistono attualmente aziende orticole vivaistiche in grado di commercializzare materiale di propagazione pronto per l’impianto che viene tuttavia fornito senza garanzie sull’aspetto sanitario e sulla validità in termini di produzione. Sono da aggiungere gli insuccessi registrati nei tentativi di introdurre varietà propagabili per seme e le difficoltà a ottenere materiale risanato in vitro per le varietà precoci e soprattutto autunnali, che rappresentano la parte economicamente più importante del comparto; le piante micropropagate di queste tipologie non garantiscono il mantenimento della precocità. Le cultivar sinora diffuse in Italia non sono inoltre propagabili per via gamica in quanto altamente eterozigoti. Gli obiettivi del miglioramento genetico potranno essere raggiunti sia applicando metodologie convenzionali, sia ricorrendo a tecniche innovative. Tra queste, sono da considerare: – la collezione e conservazione in vivo e in vitro del germoplasma di Cynara spp. reperito in diverse aree cinaricole italiane; – gli incroci compatibili carciofo x cardo per il trasferimento di fonti di resistenza a V. dahliae e di tolleranza al freddo; – l’induzione di nuova variabilità genetica mediante irraggiamento di meristemi e protoplasti in vitro allo scopo di ottenere mutanti a bassa taglia che migliorino l’harvest index del carciofo; – il ricorso alla tecnica degli aploidi per ottenere linee pure (omozigoti) utili da impiegare come parentali nella costituzione di ibridi F1; – l’utilizzo di marcatori molecolari per la caratterizzazione di cloni e varietà, per la selezione assistita e per la determinazione della distanza genetica tra linee parentali e selezioni di linee inbred geneticamente stabili; – la messa a punto di tecniche di micropropagazione non solo per le cultivar non rifiorenti (primaverili) ma anche per quelle rifiorenti (autunnali), che permettano di clonare linee parentali maschiosterili e maschiofertili da utilizzare nella costituzione di ibridi F1. La messa a punto di tecnologie semplici di impollinazione (uso di api o bombi) con impiego di cloni maschiosterili e di linee parentali maschiofertili stabili ed efficienti in termini di quantità di polline prodotto potrà consentire di ridurre i costi per la produzione di ibridi F1. Con l’introduzione delle direttive 92/33/CEE, 2002/55/CE e 2006/124/CE e del decreto MiPAAF del 18 giugno 2007 (G.U. del 26/6/07) sulla commercializzazione del seme, delle piantine e dei materiali di moltiplicazione, è stata resa obbligatoria l’iscrizione delle varietà di carciofo al Registro Varietale delle specie ortive insieme all’obbligo di certificazione fitosanitaria per i materiali vivaistici, per le varietà di piantine e i materiali di moltiplicazione tra cui oggi anche il carciofo. Con il recepimento della direttiva 2006/124/CE è stato inoltre introdotto l’obbligo di registrazione varietale anche per la commercializzazione delle sementi di varietà di carciofo. Tutto questo favorirà l’innovazione del panorama varietale italiano e garantirà ai vivaisti la commercializzazione di materiale genetico certificato. L’istituzione del Registro Varietale consente l’identificazione e la catalogazione delle varietà stesse, favorendo la valorizzazione del patrimonio varietale nazionale del carciofo. A livello comunitario risultano già iscritte 30 varietà di carciofo francesi, spagnole, olandesi nel Catalogo Varietale Comunitario delle specie ortive appartenenti sia a varietà tradizionali sia a varietà ibride. Entro il 2009, anche tutte le varietà commercializzate in Italia dovranno essere iscritte al Registro Varietale Nazionale o Comunitario. In assenza di tale registrazione ufficiale, l’ampia biodiversità nazionale, rappresentata da ecotipi locali, varietà tradizionali, selezioni clonali, priva di costitutore o mantenitore in purezza ma risultante ancora coltivata su scala locale, sarà posta in commercio fuori legge, oppure potrà trovare una valida collocazione nell’ambito dell’applicazione della normativa sulle varietà da conservazione. Sono, infatti, in corso di definizione alcune deroghe e modifiche delle direttive sementiere comunitarie per consentire un uso sostenibile delle risorse genetiche vegetali tramite la commercializzazione delle sementi di ecotipi e varietà coltivati in particolari località o regioni ma minacciati da erosione genetica. È prevista l’istituzione di una nuova sezione del Registro Varietale denominata “varietà da conservazione”, finalizzata alla salvaguardia della biodiversità tramite la conservazione in situ delle risorse genetiche vegetali e la loro coltivazione e commercializzazione. Per essere accettati come “varietà da conservazione”, gli ecotipi e le varietà locali dovranno essere di interesse nell’ambito della conservazione delle risorse genetiche vegetali.

 


Coltura & Cultura