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Analisi e valorizzazione risorse genetiche regionali:il noce in Umbria

Il presente lavoro riguarda lo studio degli accrescimenti di cinque piantagioni di noce comune (Juglans regia L) in relazione alle caratteristiche stazionarie e alle varie ipotesi di consociazione che li caratterizzano, localizzate in varie località del centro-nord Italia, realizzati in varie epoche e con criteri progettuali differenti tra loro, e distinte in due tipologie di impianti: monociclici monobiettivo e policiclici multi-obiettivo. Per gli impianti monociclici, sono stati analizzati gli accrescimenti in diametro e altezza del noce per i singoli impianti, al sesto e tredicesimo anno di età, sulla base delle varie tesi, presenti all’interno di ogni singola piantagione, e in particolar modo alla percentuale e alle specie azotofissatrici consociate (Alnus cordata L, Elaeagnus umbellata T, Alnus Cordata L + Elaeagnus umbellata T). In seguito è stata effettuata una comparazione complessiva delle tre piantagione analizzate, con l’obiettivo di valutare l’effetto delle consociazioni e la loro interazione con le differenti condizioni stazionali. I risultati mostrano come, in condizioni di fertilità scarsa e media, l’effetto della consociazione ha effetti positivi sull’accrescimento del noce, se confrontato con quello in purezza, sia rispetto all’altezza che in termini di accrescimento diametrico. In terreni a media-bassa fertilità, l’effetto delle azotofissatrici sul noce si traduce in accrescimenti maggiori e in una migliore qualità delle piante, che quindi presentano una forma più slanciata e un fusto più dritto. In condizioni di fertilità elevata, l’effetto delle azotofissatrici sul noce risulta essere secondario. Anche per i policiclici è stata effettuata l’analisi per ogni singolo impianto, per valutarne lo sviluppo a scala locale. Si tratta di due impianti dove il noce è consociato con il pioppo ibrido I214, con specie ad elevata produttività (i.e. biomassa) e con alcune piante accessorie. In questi impianti, le piante di noce e pioppo presentano due disposizioni diverse dei filari: per fila singola uno, per fila binata l’altro. Non essendoci differenze particolari in termini di specie consociate e di condizione stazionarie, per il noce il confronto tra i differenti impianti ha riguardato il modulo di impianto (in file singole e binate), le distanze nella fila e la consociazione con le specie da biomassa (Short rotation coppice, SRC). I risultati mostrano come il noce a 8 metri consociato con SRC di nocciolo sia quello più sviluppato, rispetto a quello consociato con SRC di carpino nero. Essendo un impianto dove i prodotti attesi riguardano anche il pioppo e le specie da biomassa, è stata effettuata una analisi sintetica per descriverli. Il pioppo in fila singola registra i diametri maggiori, indipendentemente dalla distanza a cui è messo a dimora. Nelle biomasse si registra una maggiore produttività da parte del nocciolo nell’impianto in fila binata, anche se bisogna sottolineare la differente epoca di stima delle biomasse nelle due piantagioni. This study concerns the analysis of five plantations of common walnut (Juglans regia L), in relation to the stationary characteristics and the different hypothesis of intercropping that characterize them, from various places in Northern and Central Italy, which were established at different times and through alternative techniques, and grouped into the following two types: single-objective monocyclic, and multi-objective polycyclic. For the monocyclic plantations, both the diameter and height increment of the walnut were assessed for each plantation, at the sixth and the thirteenth year of age, according to the alternative management strategies previously defined for each plantation and in particular to the percentage and nitrogen-fixing species intercropping (Alnus cordata L, Elaeagnus umbellata T, Alnus cordata L + Elaeagnus umbellata T). Then, a comparison between the three plantations was carried out, in order to evaluate the effect of intercropping, as well as and their response to different site conditions. The results show that in medium-low fertility conditions, the consociation has positive effects on the walnut growth, if compared with the same in pure stands, regarding both the diameter and height increment. In medium-low fertility conditions, the effect of nitrogen-fixing on the walnut results in a higher individual growth and in an increased wood quality. In these cases, the stems are more slender and straighter. In high fertility conditions, the effects of the nitrogen-fixation on the walnut seem to be secondary. Even for the polycyclic plantations, the analysis for each individual plant was carried out, in order to evaluate their growth at the local scale. In these two plants, the walnut is associated with the I214 hybrid poplar, especially for the production of biomass, with some other species. In these plants, walnut and poplar species have two different row arrangements: single row and double row. Considering that in this case there are no large differences between terms of secondary species and site conditions, the comparison between the different systems for the walnut concerned the implant module (in single and double rows), the distances between the rows, and intercropping with biomass species (Short rotation coppice, SRC). The results show that the walnut trees at 8 meters is the most developed if associated with the hazel SRC, in comparison with that associated with the hornbeam SRC. Being a plant where the expected products also concern the poplar and biomass species, it was carried out summary analysis to describe them. The poplar in single row has larger diameters, regardless of the distance to which it is planted. Concerning the results in biomass production, a higher productivity is obtained in common hazel plants on twin-rows, despite the two plantations have different ages. Dottorato di ricerca in Scienze agro-forestali, delle tecnologie agro-industriali e del territorio rurale. I sistemi forestali (XXVIII ciclo)

Good results in plantations are strictly related to the fitness of the nursery stock. Plant fitness, or quality, depends on inherent genetic characters and on physiological and physical (dimensional, morphological and nutritional) characteristics. In arboriculture for wood production the role of stock quality is essential for a prompt expression of plant growth potential. So the necessity to define stock quality standards is widely recognized, though is still discussed how to assess stock cultural value by characteristics easy to measure. First step in such activities is to individuate in the above-ground part of the plantlets some traits related to the root system development. The study was carried out in two public forest nurseries (property of Regione Piemonte) on 163 Juglans regia seedlings and transplants produced for wood plantations. In order to evaluate Walnut nursery stock production, different kinds of bare-root seedlings and transplants have been compared. For each kind, shoot and root system dimensional and morphological traits have been investigated after assignment of plants in 3 dimensional (height) categories. Relations between shoots and roots traits have been studied to allow a visual evaluation of nursery plants based on data easy to collect. This study is to be considered a preliminary survey in the evaluation of stock quality based on field performance.

The study was carried out in experimental plots located in the Arno valley (Cavriglia, province of Arezzo - Italy). The experimental plots, walnut (Juglans regia L.) plantations both pure and mixed to accessory trees (Alnus cordata Loisel., Corylus avellana L., Eleagnus angustifolia L. and Robinia pseudoacacia L.), were established in 1986 and 1989. Data on grown and architectural characteristics were collected in different periods on trees aged 9, 13 and 16. Walnut trees grown with accessory trees showed the best performances, especially if associated with N-fixing species. These positive effects are probably due to many co-occuring favourable causes, a remarkable aspect of which is the higher availability of N. To better investigate the above effect, N concentration in the soil and in walnut leaves was measured in plantations both pure and mixed with Italian alder (Alnus cordata) or black locust (Robinia pseudoacacia), and N concentration values were compared with growth characteristics. The results showed that Juglans regia trees associated with Italian alder grow faster, with straighter stems and better stem shapes for qualified wood production. Even if walnut trees growing in plantations with black locust show similar N concentration values, growth performances are worse.

Il Progetto Pro.No.s.t.i.co. in Umbria - La coltivazione del noce da frutto in Umbria per la produzione di noci su terreni irrigui- (Finanziamento totale Euro 152.008,10, di cui per il CNR-IBAF Euro 107.513,85), ha avuto la durata di 10 mesi. Il progetto Pro.No.s.t.i.c.o. in Umbria ha inteso fondare le basi per sviluppare la nocicoltura nelle valli Umbre, come valido complemento di produzione e di reddito per gli agricoltori, attraverso prove di campo e test di laboratorio finalizzati alla selezione precoce e alla caratterizzazione delle piante più idonee allo scopo. Infatti, all'analisi attenta dei mercati attuali e futuri, scegliere di orientarsi verso impianti di frutta in guscio come la noce, può essere un approccio vincente per lo sviluppo rurale. Il noce era una pianta tradizionale della civiltà contadina in Umbria dove veniva coltivato per il frutto e a fine turno per il legno. Questo tipo di gestione oggi non è più sostenibile a causa della bassa resa produttiva e della qualità del frutto troppo eterogenea.Un prodotto adatto ai mutati gusti dei consumatori si ottiene con la coltivazione specializzata di cultivar selezionate, in ambienti pedoclimatici idonei, limitando quanto possibile la distanza tra luogo di produzione e di immediata successiva lavorazione e confezionamento. Le valli Umbre, per le loro caratteristiche ambientali, sembrano essere adatte alla coltivazione intensiva del noce da frutto per un prodotto di qualità. Per raggiungere l'obiettivo Pro.No.s.t.i.co. in Umbria ha sviluppato le seguenti azioni: - Azione 1: Individuazione ed innesto, su portainnesto franco di origine, italiana delle cultivar adatte alla frutticoltura intensiva scelte tra quelle di maggior rilevanza attuale a livello mondiale - Azione 2: Individuazione dei luoghi di impianto e preparazione dei terreni per la messa a dimora delle piante. - Azione 3: Pratiche colturali e gestione degli impianti. Azione 4: Test genetici di varietà/cultivar commerciali di noce da frutto e di individui selezionati. Azione 5: Divulgazione dei risultati e attività dimostrative. Il coordinamento è stato svolto dal CNR-IBAF di Porano con l' Azione 6: Attività di gestione del partenariato, amministrativa e di rendicontazione. Il partenariato, registrato con ATS presso l'Ufficio del Registro di Orvieto (TR) il19 Dicembre 2014, era costituito dai seguenti soggetti : 1-CNR - Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale (CNR-IBAF) - Capofila 2-Azienda Vivaistica Regionale UmbraFlor 3-3A-PTA- Parco Tecnologico Agroalimentare Dell'Umbria Soc. Cons. a.r.l. 4-Fondazione per l'Istruzione Agraria in Perugia. Questi sono stati, oltre che i partner, anche le Unità Operative del progetto. Il Progetto Pro.No.s.t.i.c.o. in Umbria nello spazio temporale di 10 mesi,breve se riferito ad una specie agroforestale a lungo ciclo vitale come la Juglans regia, ha raggiunto gli obiettivi prefissati. In particolare sono stati: -realizzati due impianti comparativi (diversi metodi di gestione) in due valli Umbre presso istituzioni pubbliche che sono perciò a disposizione per gli agricoltori; -ottenuti dati preliminari sulla relazione tra accrescimenti e tipo di materiale vivaistico; -il materiale vivaistico è stato caratterizzato con marcatori molecolari per il controllo dell'identità varietale e clonale; -è stato ottenuto un data-base preliminare di marcatori molecolari funzionali sulle varietà di noce che serviranno per ulteriori indagini tese alla caratterizzazione precoce di materiale vivaistico tollerante/sensibile a stress biotici; -valutazioni preliminari hanno segnalato tre cultivar (Midland, Tulare e Serr) come potenzialmente più tolleranti all'antracnosi. Tali risultati hanno applicazione pratica di grande rilevanza. Infatti, i due campi sperimentali sono a disposizione degli stakeholder per le verifiche in loco della evoluzione degli impianti nelle valli umbre e per verificare le migliori pratiche di gestione; i test forniscono indicazioni per la scelta delle piante in vivaio e loro comportamento in campo, sicurezza di acquisto del materiale vivaistico per gli stakeholder, nonchè sicurezza dell'uso di tale materiale per vivaisti (impedire frodi e furti di piante brevettate). Inoltre il team d'esperti partecipanti al progetto si sono resi disponibili per soddisfare le domande degli imprenditori agricoli anche per il futuro.

ID Contributo: #xbio-160 Malvolti ME*, Pollegioni P, Olimpieri I, Belisario A, Gras M, Van Der Linden G, Desimoni G, Moraldi M, Manzo A PROGETTO "JUGL'ONE": RICERCA E SPERIMENTAZIONE FLOROVIVAISTICA MULTIDISCIPLINARE PER LA COSTITUZIONE DI IBRIDI DI NOCE ITALIANI POLIFUNZIONALI Riassunto: Il noce comune (Juglans regia) è una specie di interesse vivaistico per le sue molteplici attitudini (cultivar da frutto; semenzale per l'arboricoltura da legno; pianta ornamentale per filari e per ombreggiamento; stabilizzatrice di suoli a rischio di erosione, ecc.). Il noce americano (Juglans nigra) e gli ibridi interspecifici tra le due specie (Juglans x intermedia) sono impiegati da tempo non solo per gli scopi suddetti (eccetto che per il frutto), ma anche per ottenere piante di notevole crescita in tempi relativamente brevi. Rispetto alla J. regia, l'ibrido è vigoroso, più resistente al marciume delle radici e del colletto (Phytophthora spp.) e più tollerante alle lesioni da nematodi (Pratylenchus vulnus). Per tali caratteristiche, gli ibridi vengono usati come portainnesti specialmente in USA e Cina. Tuttavia ottenere ibridi non è semplice perché non tutte le piante di J. nigra sono ibridogene e anche nel caso di compatibilità fenologica dei parentali, questa non sempre si mantiene in tutte le condizioni ambientali. Inoltre, l'identificazione dei semenzali ibridi può richiedere tempi abbastanza lunghi poiché i caratteri peculiari spesso si presentano dopo almeno due anni dalla nascita della piantina, mentre non c'è modo di distinguere il futuro potenziale ibrido solamente dall'esame del frutto. In fine, non tutti i semenzali ibridi presentano caratteristiche vantaggiose per essere un buon portinnesto poiché variano nella loro vigoria vegetativa e nella vitalità dei semi. Gli ibridi oggi in commercio sono francesi o americani, mentre non esiste ancora un ibrido di matrice italiana. Lo scopo del Progetto Jugl'One, finanziato dal MiPAAF, è stato quello di identificare in Italia piante J. nigra e J. regia in grado di dare ibridi adattati ai nostri ambienti e di ottenere progenie interspecifiche F1 per uso vivaistico. Durante il progetto sono stati condotti studi sulla biologia fiorale delle specie parentali e sono stati sviluppati marcatori molecolari funzionali per la selezione precoce di individui resistenti/sensibili all'antracnosi (importante malattia epigea del noce). I risultati ottenuti hanno permesso di approfondire le conoscenze sulle modalità di ibridizzazione tra J. nigra e J. regia, di selezionare presso la collezione agroforestale CNR-IBAF, una madre J. nigra ibridogena e di genotipizzare undici ibridi F1 J. x intermedia sia con marcatori microsatellitari che morfologici. Lo studio ha portato all'identificazione di un marcatore funzionale NBS profiling per la sensibilità nel genere Juglans alla Gnomonia leptostyla, fungo ascomicete responsabile dell'antracnosi. In fine, presso UMBRAFLOR, sono stati ottenuti cloni della pianta di J. nigra ibridogena per la valutazione della ibridogenicità del genotipo selezionato in ambienti diversi e semenzali back-cross verso la specie J. regia per saggiare la loro attitudine come portainnesti a confronto con gli ibridi F1.

ID Contributo: #xbio-149 Pollegioni P*, Woeste K, Chiocchini F, Olimpieri I, Tortolano V, Clark J, Hemery GE, Mapelli S, Malvolti ME DIVERSITÀ E STRUTTURA GENETICA DI POPOLAZIONI AUTOCTONE DI NOCE COMUNE (JUGLANS REGIA L.) IN ASIA Riassunto: Il noce comune (Juglans regia L) è una specie di grande importanza economica, coltivato in tutte le regioni temperate del mondo sia per la produzione di legno pregiato sia di frutta secca. Il noce comune , considerato nativo dell'Asia Centro-Occidentale, è caratterizzata da una lunga storia di coltivazione e manipolazione umana. Nonostante si osservi un crescente interesse nello sviluppo di nuove strategie per la conservazione di germoplasma di noce, una valutazione globale delle risorse genetiche selvatiche di J. regia non è stata mai effettuata, questo perché le popolazioni naturali sono localizzate in regioni Asiatiche storicamente di difficile accesso. Tuttavia, negli ultimi venti anni, il CNR-IBAF (Porano) in collaborazione con CNR-IBBA (Milano) ed the Earth Trust (Abingdon, UK) ha costantemente monitorato e campionato popolazioni autoctone di noce comune in regioni montuose dell'Asia Sud-Occidentale ed Orientale. In questo studio abbiamo stimato la diversità genetica e la struttura spaziale di 39 popolazioni autoctone asiatiche di noce usando quattordici marcatori microsatellitari nucleari neutrali. Successivamente è stato utilizzato l'approccio "landscape genetic overlay" per determinare le aree di elevata diversità genetica in Asia e valutare il ruolo del paesaggio (barriere geografiche ed antropologiche) nel ripartire la diversità genetica del noce dopo l'ultima glaciazione massima. I dati indicano che sebbene il noce sia stato altamente manipolato dall'uomo negli ultimi 2000 anni, aree con alti livelli di diversità genetica sono ancora presenti in Caucaso e nelle montagne dell'Asia Centrale dove J. regia potrebbe essere sopravvissuta durante il Pleistocene. L'analisi mediante STRUCTURE ha rivelato una chiara suddivisione delle popolazioni di noce in quattro cluster genetici: (1) Kyrgyzstan Occidentale, (2) Asia Occidentale e Centro-Sud, (3) Uzbekistan Centro-Orientale e (4) le provincie dello Xinjiang e Shandong (Cina). La costruzione di mappa di sintesi ha rivelato coincidenze spaziali tra i cluster genetici delle popolazioni di noce e potenziali barriere geografiche come le montagne del Hindu Kush, Pamir, Tien Shan and Himalaya ed i deserti del Karakum, Kyzyl Kum e Taklamakan. I dati suggeriscono che le migrazioni umane possono aver giocato un ruolo non trascurabile nel trasferire semi di noce dall'Iran al Trans-Caucaso e l'Asia Centro-Sud, seguendo le antiche vie di comunicazioni quali le Vie della Seta. Inoltre le affinità linguistiche tra le comunità umane possono essere tra i fattori che hanno ulteriormente agevolato lo scambio di semi generando gruppi geneticamente omogenei di popolazioni di noce geograficamente distanti tra loro. Lo studio della diversità nucleotidica di 16 geni candidati (Illumina MISEQ2000, marcatori SNPs) in otto popolazioni euroasiatiche di noce comune fenotipicamente divergenti per il budburst è attualmente in atto allo scopo di individuare segni di adattamenti locali a differenti condizioni ambientali.

Sorprendente la crescita produttiva del noce nell’ultimo decennio. In Piemonte, Veneto ed Emilia-Romagna le più interessanti realtà che hanno deciso di puntare su questa specie per rilanciare la frutticoltura del territorio, diversificando l’offerta con un prodotto di alta qualità, assai ricercato dal mercato. Aumentano le richieste commerciali e i consumi pro-capite. Accurate tecniche agronomiche e materiale di propagazione di qualità: sono questi i punti chiave per ottenere buone performance produttive.

La Juglans regia (L.) è una specie arborea multi-funzionale, nota per il legno pregiato e i frutti di qualità, che cresce in Italia da 0 a 1500 m s.l.m.. Nelle aree montane e marginali ha svolto a lungo un ruolo importante per la sussistenza della famiglia rurale e per la connotazione paesaggistica e idrogeologica del territorio. In tali aree ancor'oggi esistono molte varietà locali e/o ecotipi, scarsamente conosciuti o negletti, degni di essere riscoperti e valorizzati. Il progetto FIMONT, finanziato dal MiUR, tra i cinque case studies affrontati, ha considerato il "Noce di Montagna" per suggerire informazioni, metodi e strategie che possano incrementare il valore del germoplasma montano di noce. A tal fine si è proceduto a: 1) l'individuazione di una macroarea di studio rappresentativa dei territori montani d'Italia vocati alla nocicoltura; 2) l'analisi dello stato dell'arte delle dinamiche di filiera, delle noci e della frutta secca, all'interno della macroarea di studio; 3) la messa a punto di metodologie per il controllo di provenienza del Noce di Montagna (marcatori molecolari); 4) lo sviluppo di strategie per la valorizzazione del prodotto. L'analisi degli aspetti di filiera ha evidenziato diversi punti critici. Sul mercato tradizionale le produzioni non specializzate di Noci di Montagna non sono economicamente e tecnologicamente competitive nei confronti di produzioni specializzate e internazionali. Le analisi genetiche, però, hanno evidenziato delle particolarità che sembrano collegare le popolazioni di noce, campionate nelle aree appenniniche interne, all'antichissima pratica della transumanza delle greggi. Ulteriori analisi su gruppi di noci campionati lungo il percorso del Regio Tratturo Pescasseroli-Candela sembrano rafforzare l'ipotesi. Gli spostamenti operati dall'uomo nel corso dei secoli hanno influenzato la naturale dinamica di diffusione del noce e hanno determinato, insieme ai fattori ambientali, la selezione di ecotipi genetici particolari che si distinguono nettamente dalle varietà più diffuse nel sud Italia. La ricerca ha così legato il Noce di Montagna al Regio Tratturo e alla transumanza, fornendo una caratteristica fortemente utile a connotare il prodotto Noce di Montagna. Il caso studio Noce di Montagna è un interessante esempio di come metodologie analitiche di laboratorio di tipo genetico e molecolare possano rappresentare uno strumento utile per il controllo e la caratterizzazione del prodotto. I metodi e le strategie seguite possono essere applicati con successo in altre realtà.

In Sicilia l'applicazione del regolamento CEE 2080/92 ha permesso la realizzazione di numerosi impianti di noce da legno (Juglans regia). La maggior parte degli imprenditori, spinti dagli incentivi monetari, ha realizzato gli impianti in contesti pedoclimatici non idonei alla specie. Inoltre, in diversi casi, le cure colturali (in particolare le potature) sono state eseguite in maniera inadeguata, di conseguenza non si sono raggiunti né i risultati produttivi sperati né una buona qualità tecnologica del prodotto. Già prima dell'applicazione del regolamento 2080 gli impianti di noce da legno realizzati in Sicilia, erano in buona parte impianti a duplice attitudine. In questo lavoro, sono presentati i primi dati in Sicilia sulla produttività di impianti realizzati sia nell'ambito della 2080 che precedentemente. L'indagine compiuta su un discreto arco di tempo ha evidenziato come gli incrementi siano sempre abbastanza scadenti, dipendendo ciò, dalle condizioni ambientali ed anche e soprattutto dalle tecniche colturali adoperate, in particolare dalla potatura che sembra essere attuata avendo come obiettivo primario la produzione dei frutti e non del legno.