RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

STUDIO DEI MECCANISMI DI CONTROLLO DELLA CRESCITA VEGETATIVA IN GENOTIPI DI OLIVO (OLEA EUROPAEA L.) CONTRADDISTINTI DA DIVERSO VIGORE

Università di riferimento

Università degli Studi di PALERMO - COLTURE ARBOREE - PALERMO(PA)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Tiziano CARUSO

Descrizione

La ricerca ha lo scopo di pervenire alla messa a punto di un modello di simulazione della crescita e del bilancio del carbonio della pianta in due genotipi di olivo caratterizzati da diverso vigore. Ai fini della messa a punto del modello, saranno utilizzate relazioni funzionali rilevate da piante allevate in condizioni ambientali differenziate. A tale scopo, i due genotipi saranno sottoposti ad osservazioni sulle principali attività fisiologiche legate alla produttività primaria, sia in condizioni di piena insolazione che in condizioni di riduzione artificiale dell'irradianza. Questo in base all'ipotesi che l'espressione del potenziale vegetativo dei due genotipi possa essere diversamente modificato dall'attenuazione delle condizioni di stress imposte dall'ambiente (aumento dell'efficienza fotosintetica specifica per riduzione della fotoinibizione, aumento della conduttanza stomatica, riduzione dei tassi di respirazione, etc.).

La riduzione dell'irradianza, di entità pari a circa il 50% della piena insolazione, sarà ottenuta attraverso l'impiego di una specifica rete ombreggiante neutra. Le caratteristiche ottiche della rete saranno tali da rendere minima l'alterazione della composizione spettrale della luce trasmessa. Tale condizione sarà in ogni caso, verificata periodicamente attraverso misurazioni effettuate mediante spettroradiometro LI1800 (LICOR, Lincoln, NE, USA). Le reti saranno mantenute in opera limitatamente al periodo primaverile-estivo (marzo-settembre).

Saranno utilizzati due cloni della cultivar di olivo "Leccino" con diverso vigore vegetativo. In particolare, il "Leccino Minerva" (LM) è caratterizzato da potenziale di crescita riferibile allo standard varietale, mentre il "Leccino dwarf" (LD) si contraddistingue per il basso vigore vegetativo (circa il 50% dello standard).

La ricerca sarà articolata in due ambienti diversi (campo A e B) allo scopo di disporre di due set di dati indipendenti, rispettivamente, per lo sviluppo del modello e per la sua validazione. L'esperimento allestito nel campo A sarà, disponibile per i rilievi collegiali condotti da tutte le Unità Operative che partecipano al progetto, e la cui natura è specificata nei programmi di ricerca di pertinenza di ciascuna Unità.
La ricerca sarà svolta su piante già in possesso dell'Unità Operativa e messe a disposizione del progetto, propagate per talea semilegnosa nella primavera 2004, e che al momento dell'inizio delle osservazioni avranno svolto due flussi vegetativi. In considerazione anche delle esigenze della tipologia di rilievi previste, le piante saranno allevate in contenitori con substrato artificiale composto da torba, pomice e compost nel rapporto 1:1:1 v:v:v. Lo schema sperimentale prevede che le osservazioni, in ciascuno dei due campi sperimentali, saranno condotte su 80 piante: 40 di LD ed altrettante di LM. Venti piante per genotipo saranno sottoposte ad ombreggiamento (i-50) mentre le restanti 20 fungeranno da testimone (i-100).

Nel campo A, le piante saranno allevate in contenitori di grandi dimensioni (della capacità di 3mc). Rilievi di tipo distruttivo saranno condotti nel luglio 2006 e nel luglio 2007 su 10 piante per epoca e per trattamento. In dettaglio, le osservazioni riguarderanno il peso complessivo della sostanza fresca e della sostanza secca della pianta e delle sue componenti: foglie, rami, tronco e radici. Sulla sostanza secca di ciascuno dei suddetti organi, ottenuta in seguito ad essiccazione a 50°C della sostanza fresca, fino a peso costante, in stufa ventilata, sarà determinato il contenuto complessivo dei carboidrati e dei principali zuccheri della frazione solubile (glucosio, fruttosio, saccarosio, mannitolo, etc.). Sempre su campioni di sostanza secca, opportunamente mineralizzata, saranno inoltre determinati i principali elementi minerali (N, P, K, Ca, Mg).

In parallelo, nel campo B, sempre su 80 piante, allevate in contenitori da 12 litri e con lo stesso schema di trattamenti (2 genotipi x 2 livelli di irradianza), saranno condotte osservazioni finalizzate alla determinazione dei parametri fisiologici necessari per pervenire alla implementazione di un modello dinamico di simulazione dell'assimilazione netta e del bilancio del carbonio della pianta intera.
Le determinazioni, effettuate mediante analizzatore di scambi gassosi CIRAS-1 (PP-Systems, Hitchin, UK) riguarderanno, in particolare, la caratterizzazione dell'attività fotosintetica mediante curve di risposta per diversi valori di PPFD e di concentrazione di CO2. Tali osservazioni saranno ripetute con cadenza minima mensile, in relazione allo stadio fenologico della pianta, agendo separatamente su foglie suddivise per classi di età. Infine, l'effetto della temperatura sulla risposta fotosintetica delle foglie sarà valutata con misure di assimilazione netta in condizioni di saturazione luminosa (Amax). Le foglie oggetto di misura saranno successivamente prelevate per determinare il contenuto in clorofilla (Moran, 1982) ed azoto.
Anche la respirazione sarà determinata attraverso misura di scambi gassosi mediante CIRAS-1 collegato a cuvette appositamente costruite in rapporto al tessuto oggetto di osservazione. Tutte le misure di respirazione saranno eseguite a temperatura costante. In particolare per le radici, le osservazioni saranno svolte "in vivo", direttamente nel contenitore di allevamento, che sarà opportunamente sigillato nel corso delle sessioni di misura per realizzare un sistema misura di scambi gassosi di tipo "semi-chiuso". Dall'emissione di CO2 di tale sistema sarà determinata la respirazione radicale per differenza con la CO2 emessa dalla respirazione microbica misurata in vasi senza piante, ma contenenti lo stesso substrato di allevamento.
Le misure relative all'attività respiratoria dei tessuti saranno svolte in occasione di quattro sessioni di rilievo distruttivo, effettuate, rispettivamente al risveglio vegetativo della prima stagione (aprile 2006), a luglio 2006, in concomitanza della sessione di rilievi distruttivi da eseguire nel campo A, nuovamente al risveglio vegetativo (aprile 2007) e, infine, a luglio 2007.
Al termine di ciascuna misura di respirazione, su ciascuna pianta, saranno svolti i seguenti rilievi: diametro del fusto, lunghezza dell'asse, numero e lunghezza dei rami e dei germogli, numero di foglie presenti, rilevato separatamente per classi di eta', e relativa superficie fogliare, lunghezza delle radici strutturali e assorbenti. La lunghezza delle radici assorbenti sarà determinata con il metodo Tennant, utilizzando un reticolo con maglia di 2 cm. Sempre su ciascuna pianta sarà, inoltre, determinato il peso fresco e secco di foglie, rami (asse e rami anticipati) e radici (strutturali e assorbenti).
Nel corso di tutta la durata della ricerca, sulle piante saranno inoltre svolte osservazioni non distruttive, con cadenza minima settimanale, allo scopo di caratterizzare i flussi di crescita vegetativa della pianta. Nel caso dell'apparato radicale, infine, i flussi saranno caratterizzati mediante l'utilizzo di un minirizotrone.
Misure ambientali (temperatura dell'aria e del suolo, umidità dell'aria, contenuto idrico del suolo, irradianza) saranno monitorate per le due condizioni di illuminazione.
Infine, i dati rilevati saranno implementati in un modello di simulazione, su base giornaliera, della "domanda" e dell'"offerta" di carbonio per tutta la stagione di crescita. Per pervenire al calcolo dell'assimilazione netta della pianta, saranno implementate nel modello le equazioni relative alle curve di risposta fotosintetica alla luce e alla temperatura. Questi ultimi parametri saranno rilevati nel contesto ambientale in cui verrà svolta la prova. In modo analogo, nel modello saranno computati anche i dati relativi alle misure di respirazione e di crescita. I tassi di crescita dei singoli organi (radici, fusto germogli e foglie) così come quelli relativi alla respirazione, saranno utilizzati per il calcolo del fabbisogno giornaliero di carbonio; in tal senso si procederà alle opportune correzioni in funzione dell'andamento delle temperatura (Witowski, 1997). Sempre ai fini dello sviluppo del modello si procederà infine a correlare i tassi di crescita con quelli della respirazione che, come è noto, sono tra loro correlati. Infine, con l'ausilio di un software commerciale per l'implementazione grafica di modelli di simulazione dinamica (Stella, Isee Systems, Lebanon, NH, USA), i dati saranno integrati su scala stagionale e le simulazioni confrontate e validate con i dati di accumulo, ripartizione e crescita ottenuti nel campo A dove saranno condotte le prove collegiali.