Volume: il carciofo

Sezione: ricerca

Capitolo: propagazione e innovazione

Autori: Irene Morone Fortunato, Claudia Ruta

Introduzione

Micropropagazione e micorrizazione sono due biotecnologie di grande interesse per l’agricoltura. Il loro impatto sulle principali tecniche agronomiche (propagazione, difesa dai parassiti, concimazioni) è stato più volte discusso, e se la micropropagazione è oramai entrata nella routine di molti vivai ed è accertata la migliore qualità del materiale di propagazione così prodotto, meno utilizzata è la micorrizazione a causa delle oggettive difficoltà di produzione dell’inoculo e di un più tardivo studio sulle varie problematiche. I metodi tradizionali di propagazione del carciofo, quali l’impianto tramite carducci, ovoli e parti di ceppaia, prelevati in campi destinati alla produzione di capolini, hanno determinato una perdita di materiale di qualità dovuta sia a fattori fitosanitari, sia alla scarsa conoscenza del materiale di provenienza. Sono di seguito riportati studi su tecniche e metodologie innovative per la produzione di piantine di carciofo da trapianto di buona qualità. Fra i vari protocolli di clonazione in vitro, la proliferazione per gemme ascellari è il metodo attualmente più diffuso per la moltiplicazione vegetativa in vitro. Questo non è propriamente un fenomeno rigenerativo, poiché i meristemi organizzati delle gemme ascellari sono strutture già naturalmente predisposte alla produzione di germogli. La coltura in vitro, in pratica, non fa altro che sfruttare la presenza delle gemme, stimolandone il più possibile il germogliamento con opportuni dosaggi nutrizionali e ormonali tendenti a eliminare la dominanza apicale. Il comportamento in vitro è, in aggiunta, una caratteristica legata al genotipo, così che spesso cultivar della stessa specie presentano una diversa attitudine in vitro. Le micorrize sono associazioni simbiotiche tra i funghi del terreno e le radici di molte specie di piante. Ne traggono beneficio sia le piante, con un miglioramento dell’assorbimento di sali dal terreno, sia i funghi, assorbendo dalle radici della pianta i composti del carbonio sintetizzati con la fotosintesi. In natura sono state individuate diverse tipologie di micorrize, che differiscono tra loro sia morfologicamente sia fisiologicamente, a seconda del tipo di fungo e di pianta ospite. Le tipologie di simbiosi più comuni sono: ectomicorrize, ectoendomicorrize ed endomicorrize. Delle tre tipologie il gruppo delle endomicorrize è quello maggiormente rappresentato con le micorrize arbuscolari (AM), che hanno una distribuzione a livello mondiale e si riscontrano nell’80% delle piante. Queste simbiosi sono instaurate da funghi appartenenti al phylum Glomeromycota, simbionti obbligati che, dopo aver instaurato la simbiosi con la pianta ospite, sono in grado di produrre clamidospore che possono germinare nel terreno ma non possono completare il loro ciclo vitale in assenza di una pianta ospite. I funghi AM sono abbondantemente distribuiti nell’ecosistema naturale e agrario e producono micorrize in quasi tutti i campi coltivati. L’alta reattività mostrata dal carciofo lo prefigura come modello per l’applicazione di queste biotecnologie in agricoltura.

Micropropagazione di tipologie precoci di carciofo Catanese, Brindisino, Locale di Mola

La prima attività vivaistica per il carciofo nasce negli anni Ottanta. In quegli anni la micropropagazione veniva sempre più applicata alla propagazione su larga scala delle piante di interesse agrario. Esempio di interazione fra strutture di ricerca (ENEA) e territorio (Cerveteri, Ladispoli) è l’utilizzo di piantine micropropagate delle tipologie di carciofo tardivo, tutt’oggi una realtà che ha consentito la moltiplicazione e la distribuzione agli agricoltori di cloni di diverse cultivar come il C3. Tale tecnologia ha trovato un’ampia applicazione sulle cultivar tardive; complesse si sono rivelate le problematiche relative alla micropropagazione di tipologie precoci di carciofo, sia in relazione alle fasi di radicazione e ambientamento, sia per le difficoltà riscontrate nella coltivazione in pien’aria. La fase di radicazione è la fase conclusiva della micropropagazione con l’ottenimento di una piantina morfologicamente completa. Uno dei principali problemi che viene riportato in letteratura per le tipologie precoci di carciofo consiste in una bassa percentuale di germogli radicati in vitro. Inoltre, vengono registrate notevoli perdite di materiale in fase di ambientamento e un ritardo di produzione con variazioni fenotipiche nella coltivazione in pien’aria. Solo recentemente, è stata messa a punto una tecnica efficiente per la micropropagazione delle tipologie precoci di carciofo che prevede l’utilizzo di funghi AM in fase di ambientamento (micorrizazione) e porta alla produzione diretta di piantine da trapianto micorrizate che, una volta trasferite in campo, mantengono le caratteristiche di precocità e di uniformità morfologica con la pianta madre. In conclusione, la messa a punto del protocollo di micropropagazione e micorrizazione ha risolto i differenti problemi che si presentano nei tre ambienti di produzione: vitro, serra di ambientamento, campo.

Vitro.

Per la micropropagazione vengono utilizzati apici vegetativi di giovani carducci in crescita, selezionati per le caratteristiche di precocità da carciofaie delle tre tipologie precoci: Catanese, Brindisino, Locale di Mola. Gli apici prelevati, ridotti alle dimensioni di 5-6 mm, vengono sterilizzati in soluzione di ipoclorito di sodio (ACE 4,9% di Cl attivo) e successivamente lavati in acqua sterile. Per la coltura in vitro viene utilizzato il mezzo base costituito dai macroelementi di Murashige e Skoog, microelementi di Nitsch e Nitsch, FeEDTA (25 mg/l), tiamina HCl (0,4 mg/l), mioinositolo (100 mg/l), saccarosio (20 o 30 g/l), arricchito con ormoni. Le fasi in vitro si differenziano per la componente ormonale e possono essere così schematizzate: – stabilizzazione: la stabilizzazione è determinante per il successo della fase di proliferazione. In questa fase i germogli allevati in presenza di 6-γγ-dimetilaminopurina, acido indolacetico e acido gibberellico devono raggiungere le dimensioni di 6-8 cm; – proliferazione: l’uniformità dei germogli è garantita da una bassa concentrazione di benzilaminopurina e da un numero limitato di subcolture (4-5); – radicazione: la radicazione è agevolata da una maggiore concentrazione di saccarosio (30%) e dalla presenza di alte concentrazioni di acido indolacetico.

 

Serra.L’acclimatamento avviene in serra climatizzata e nebulizzata. I germogli radicati provenienti da micropropagazione vengono lavati sotto acqua corrente per eliminare le tracce del substrato agarizzato e trasferiti in vasetti con diametro di 10 cm riempiti con una miscela sterile di torba mescolata ad agriperlite, nel rapporto in volume 2/1. In ogni vasetto vengono aggiunti, in prossimità della radice, 10 g di inoculo. L’inoculo consiste in un suolo sabbioso contenente clamidospore, micelio esterno e frammenti di radici infette ottenute da colture di piante ospite (fragola, cipolla, trifoglio) inoculate con funghi AM. È possibile valutare lo sviluppo della simbiosi e la percentuale di infezione tramite analisi microscopica. La fase di ambientamento rappresenta un notevole trauma per la piantina micropropagata, anche se questa è completamente formata, cioè provvista di fusto, foglie e radici. Le piantine provenienti da vitro, infatti, presentano foglie poco efficienti per cloroplasti e stomi non funzionanti, uno scarso, se non assente, strato ceroso a livello cuticolare e, inoltre, radici poco efficienti. Tutto ciò determina un’eccessiva perdita di acqua per traspirazione, che può portare all’appassimento, alla necrosi delle foglie, ma anche alla senescenza e morte dell’intera piantina. Durante l’ambientamento, le piante hanno bisogno di raggiungere velocemente la massima funzionalità, sia nell’assorbimento di acqua e minerali, sia nell’acquisizione di un completo autotrofismo. L’instaurarsi della simbiosi micorrizica con il sistema radicale delle piante micropropagate può ridurre gli stress e influire positivamente sulla sopravvivenza e il tasso di crescita dopo l’acclimatamento, come dimostrato per numerose specie orticole, floricole e da frutto (gerbera, patata, peperone, fragola, mela, uva, kiwi, pesca, pera ecc.). Le cultivar precoci di carciofo hanno sempre presentato una particolare delicatezza nella fase di trapianto; infatti a causa della scarsa sopravvivenza durante l’ambientamento si perde circa il 60% delle piantine ottenute in vitro. Purtroppo sulla perdita delle piantine in ambientamento gravano praticamente tutti i costi di produzione, con forte aggravio sul prezzo di vendita della piantina finita. Le piantine micorrizate fanno registrare percentuali di attecchimento del 90-95% per i germogli radicati in vitro e del 60% per i germogli non radicati. Le percentuali delle piantine non micorrizate risultano molto più basse: 30-35% per i germogli radicati in vitro e 0% per i non radicati. Tutti i parametri di crescita (peso fresco, peso secco, area e numero delle foglie; peso fresco, peso secco, lunghezza e numero delle radici) risultano fortemente avvantaggiati dalla simbiosi e, inoltre, nelle piantine micorrizate, a dimostrazione di un più precoce attecchimento, il numero di foglie raggiunge il suo valore massimo già a 30 giorni. Le piantine non micorrizate, invece, a conferma di uno stato di stress, nei primi 30 giorni riducono il loro numero di foglie e solo nei successivi 30 giorni si nota un incremento. Alla fine dell’ambientamento, quindi, le piantine micorrizate si presentano significativamente più rigogliose e robuste delle non micorrizate e con apparato radicale maggiormente sviluppato. Anche il materiale non micropropagato, costituito generalmente da carducci, risponde positivamente all’inoculo micorrizico, facendo registrare un incremento dell’attecchimento, del numero e della densità radicale. Importante è la valutazione dell’interazione pianta-fungo utilizzando funghi di specie diverse. Nello studio che ha riguardato la risposta del carciofo Catanese a due specie di Glomus (Glomus viscosum e Glomus mosseae), è apparsa evidente una maggiore affinità tra questa specie orticola e il Glomus viscosum. In particolare, i dati relativi all’ambientamento evidenziano significative differenze fra i due inoculi. Differenze confermate dalla diversa percentuale di infezione (60% per Glomus mosseae e 75% per Glomus viscosum). Questi risultati ben si accordano con le misure di SPAD, a conferma del ruolo positivo che le micorrize svolgono sull’efficienza fotosintetica tramite l’incremento della nutrizione fosfatica nelle piante. I valori di SPAD vengono utilizzati come indicatori dello stato nutrizionale della pianta. I maggiori contenuti di clorofilla (valori di SPAD) ottenuti in questo studio sono direttamente correlati all’efficienza delle specie di Glomus saggiate e mostrano in maniera inequivocabile la maggiore affinità del Glomus viscosum con il carciofo Catanese. L’appropriata selezione dell’isolato fungino è quindi un aspetto fondamentale per il buon esito di questa tecnologia. Pertanto è auspicabile poter saggiare ecotipi fungini nativi che dovrebbero essere altamente efficaci nello stabilire la simbiosi. La determinazione dei livelli di infettività ed efficienza dei vari funghi nei confronti delle piante deve rappresentare un presupposto importante per la scelta, da parte degli operatori del settore agricolo, degli inoculi fungini da utilizzare nelle varie coltivazioni. Le modificazioni morfologiche e fisiologiche indotte dal fungo sulle piante di carciofo hanno determinato un più elevato rapporto radici/germoglio. Tale fattore è probabilmente responsabile dell’incremento del potenziale di accrescimento della pianta; è possibile pertanto ipotizzare che l’utilizzo della tecnica di micorrizazione possa favorire un migliore assorbimento di acqua e nutrienti da parte della pianta. La valenza ecologica dei due simbionti, inoltre, risulta di gran lunga aumentata, soprattutto nei terreni poveri di elementi minerali. Infatti le piantine di carciofo, inoculate in vivaio e trasferite in campo, portano con sé i simbionti che, oltre agli effetti positivi sulle piante, permettono un maggiore accrescimento e una maggiore tolleranza verso attacchi fungini, anche devastanti, quali la verticilliosi, con effetti positivi sulle caratteristiche del terreno. In cooperazione con altri microrganismi del suolo, il micelio micorrizico esterno forma aggregati resistenti all’acqua che sono necessari per una buona qualità dello strato di suolo coltivabile. L’uso di piantine a radice protetta, così prodotte, rappresenta un’efficace alternativa per il miglioramento qualitativo delle carciofaie e l’utilizzo di funghi micorrizici può rappresentare una valida strategia per incrementare la tolleranza agli stress biotici e abiotici, oltre che per migliorare le capacità di assorbimento dei sali minerali, rendendo il materiale fruibile in sistemi a basso impatto ambientale per un’agricoltura ecosostenibile. Campo. Le piantine ottenute in vitro e micorrizate in serra, trasferite in campo mostrano uniformità fenotipica, precocità, maggiore sviluppo dell’apparato radicale e maggiore attitudine alla produzione di carducci, mantenendo le caratteristiche produttive per tutta la durata della carciofaia. Le piante micropropagate e micorrizate confermano le caratteristiche della varietà originale per tutti i caratteri morfologici e produttivi presi in esame. La pianta si presenta di taglia media o piccola, con un’altezza massima di circa 70-100 cm e inserzione del capolino principale intorno ai 35-40 cm. Le foglie sono di colore verde-grigiastro, inermi, di medie dimensioni. L’eterofillia è elevata per la presenza di foglie a lamina intera, più frequenti nei primi stadi vegetativi, lobata e pennatosetta nei successivi stadi. Il capolino, conico e compatto, è di dimensioni piccole o medie. Le brattee esterne sono ovali, di dimensioni medie e colore verdevioletto, ad apice arrotondato intero o lievemente inciso, con una piccola spina violacea. Le brattee interne si presentano biancheverdastre con lievi sfumature violette. Il numero di capolini per pianta oscilla tra 5 e 11. Il peso dei capolini risulta in media lo stesso sia per i principali sia per i secondari ed è di 100-200 g (piccoli o medi). L’andamento del ciclo ontogenetico evidenzia un anticipo di circa 10 giorni nelle diverse fasi (transizione, differenziazione, maturazione commerciale) che resta costante negli anni (1°, 2° e 3° anno). La presenza delle micorrize, inoltre, influenza in maniera determinante la crescita delle piante riflettendosi sull’aumento delle percentuali di attecchimento in campo, sul numero delle foglie vive, oltre che sul numero di radici per pianta e sul numero di carducci, caratteristiche, queste ultime, che permangono anche negli anni successivi all’impianto e in condizioni diverse di concimazione (minerale, organica). La produzione risulta sempre avvantaggiata dalla micorrizazione, facendo registrare, almeno nell’anno dell’impianto, un incremento di circa 10.000 capolini per ettaro per ogni stagione di raccolta. Possiamo, perciò, concludere che l’applicazione della micorriza su piantine micropropagate per la produzione di piantine da trapianto di tipologie precoci di carciofo rende il metodo in vitro altamente efficiente. I dati, inoltre, confermano l’esistenza di cooperazione tra i due approcci biotecnologici (micropropagazione e micorrizazione), che si estrinseca nella produzione di un materiale di propagazione di alta qualità che, oltre a mantenere tutte le caratteristiche di pregio delle cultivar precoci, presenta un’alta valenza ecologica.

 


Coltura & Cultura