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Title: Applicazione di miscele fertilizzanti composte da funghi micorrizici arbuscolari e concimi organici, di substrati innovativi e di tecniche di rigenerazione in vitro per l’ottenimento di una produzione di piante di pelargonio di qualità
Other Titles: Use of fertilizer mixtures made up of arbuscular mycorrhizal fungi and organic fertilizers, innovative growing substrates and in vitro regeneration techniques for a high quality pelargonium plants yield
Authors: Tullio, Monica
Keywords: Glomus intraradices;Guano;Espianti maturi;Bioreattori;Colonizzazione micorrizica;Pelargonium;Compost;Mature explants;Bioreactors;Mycorrhizal colonization;AGR/04
Issue Date: 19-Mar-2010
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 22. ciclo
Abstract: 
Il settore della floricoltura, caratterizzato da una forte stagionalità sul singolo prodotto dovuta ai periodi di fioritura e di crescita, specifici per ciascuna specie botanica, copre un ampio spettro di prodotti, racchiuso nelle due macro categorie della coltivazione dei fiori recisi e dell’arboricoltura.
La floricoltura in Italia è da considerarsi uno dei comparti più attivi della nostra economia in quanto contribuisce per circa il 6% al totale del valore della produzione agricola europea in valore (D’Andrea, 2005). E’ un settore economico fondamentale anche per l’immagine e per la diffusione
del made in Italy, al pari della moda e delle altre produzioni.
I pelargoni sono, da un punto di vista economico, tra le specie più importanti tra quelle da vaso.
Attualmente, il nord America e l’Europa sono i maggiori produttori e distributori di Pelargonium con un commercio annuale di circa 700 milioni di dollari. Esse vengono commercializzate sia come piante ornamentali per balconi e terrazzi sia per l’estrazione di oli essenziali utilizzati nel settore
della profumeria, cosmetica e dell’industria farmaceutica (Mithila et al., 2001).
Lo studio condotto nell’ambito di tale dottorato ha avuto lo scopo di migliorare la produzione di pelargoni fornendo un prodotto di qualità ottenuto con tecniche colturali ecocompatibili. Sono state quindi individuate sia miscele fertilizzanti composte da un inoculo di funghi micorrizici e da un concime organico da addizionare al substrato di allevamento sia substrati di allevamento in cui la torba veniva sostituita in parte da compost. Inoltre, per un miglioramento della filiera produttiva dei
pelargoni, la ricerca si prefissata l’ulteriore obiettivo di applicare la metodica della propagazione in
vitro quale tecnica alternativa per la propagazione agamica di specie di pelargoni profumati con difficoltà di radicazione della talea.
Nel corso della ricerca è stato valutato inoltre l’effetto della simbiosi micorrizica sul processo produttivo del pelargonio, in particolare nel miglioramento dei parametri qualitativi, sullo stato nutrizionale ed in specifiche fasi della cultura in vitro, per un miglioramento qualitativo e
quantitativo della produzione.
L’attività sperimentale è consistita, nel primo anno, nella valutazione dell’effetto di miscele fertilizzanti composte da guano e da un inoculo grezzo commerciale di funghi micorrizici arbuscolari. La sperimentazione condotta ha visto la somministrazione, al substrato di allevamento, di due miscele fertilizzanti, composte da guano e dall’inoculo fungino, e dei singoli costituenti la miscela. La fase successiva della ricerca, oggetto dell’attività del secondo anno di dottorato, è stata
l’individuazione della dose ottimale di inoculo fungino, nella suddetta miscela, al fine di un contenimento dei costi di allevamento. Infine, nel terzo anno di dottorato, si è saggiata la possibilità
di una sostituzione parziale della torba con del compost. Sono state utilizzate diverse specie di pelargoni (pelargoni zonali- P. hortorum cv “Real polaris” e cv “Real sirius”; Pelargonium crispum- cv “pac angeleyes burgundi”; Pelargonium grandiflorum- cv “Lotus”). L’attività
scientifica si è svolta presso le serre messe a disposizione dal Vivaio Piante e Fiori Albani e Ruggeri di Civitavecchia e presso i laboratori del CRA-RPS-Centro di ricerca per lo Studio delle
Relazioni tra Pianta e Suolo (Dr.ssa Elvira Rea).
L’attività sperimentale, che ha riguardato inoltre l’applicazione della metodica della propagazione in vitro quale alternativa alla propagazione agamica di questa specie, è consistita, nel corso del
secondo anno di dottorato, nella individuazione e sviluppo di un efficace sistema di rigenerazione a
partire da espianti maturi provenienti da piante di pelargonio allevate in serra. Successivamente, nel terzo anno di dottorato, l’attività si è incentrata sulla valutazione dell’utilizzo del bioreattore per la moltiplicazione degli espianti al fine di incrementare ulteriormente l’efficienza rigenerativa e per un
abbattimento dei tempi di coltura. Infine si è voluto adottare la tecnica della micorrizazione degli apparati radicali delle piantine micropropagate in fase di acclimatazione per incrementare la
capacità di sopravvivenza di queste. Le specie utilizzate nelle prove di micropropagazione sono
state: Pelargonium lemon fancy e tomentosum; pelargonium crispum cv Minor e cv Pac angeleyes burgundi; pelargonium grandiflorum cv Lotus. Il materiale vegetale è stato reperito presso vivai locali e, per quanto riguarda il pelargonium grandiflorum cv lotus, alcuni esemplari sono stati messi
a disposizione dall’azienda vivaistica Albani e Ruggeri (Civitavecchia, Rm). Le attività di micropropagazione sono state svolte presso il laboratorio del Dipartimento di Geologia e Ingegneria
Meccanica, Naturalistica e Idraulica per il Territorio della Facoltà di Agraria dell’Università degli Studi della Tuscia, Viterbo (Dr.ssa Mariateresa Cardarelli), presso i laboratori dell’ENEA
CASACCIA, Roma (Dr.ssa Loretta Bacchetta) e presso i laboratori del CRA-RPS-Centro di ricerca per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo (Dr.ssa Elvira Rea).
La somministrazione della miscela fertilizzante, in cui la dose dell’inoculo fungino è pari 7,5 l/ m3 , permette di ottenere piante con requisiti qualitativi, quali peso fresco e secco della porzione epigea, area fogliare, numero di foglie per pianta, altezza della pianta e contenuto di clorofilla, superiori sia a quelli delle piante allevate con la tecnica standard sia a quelli delle piante allevate con i singoli
costituenti la miscela. Inoltre, la quantità ridotta (metà di quella consigliata dal produttore) dell’inoculo fungino, nella miscela, consentirebbe anche una ricaduta positiva sui costi di allevamento. L’effetto positivo della miscela fertilizzante, sulla qualità delle piante ottenute,
permane anche quando si utilizza un substrato di allevamento in cui vi è una parziale sostituzione (20%) della torba con un compost di qualità. Le piante mostravano di avere un miglioramento degli
stessi parametri qualitativi osservati con l’applicazione della miscela fertilizzante su di un substrato di allevamento standard. E’ bene notare che tali piante presentavano anche un maggior grado di accestimento. Questo parametro, allo stadio di sviluppo vegetativo della pianta in cui sono state
effettuate le osservazioni (due mesi dalla messa a dimora della talea), è l’unico ad avere una implicazione economica, influendo sul prezzo. L’entità della colonizzazione radicale da parte dei funghi micorrizici arbuscolari è stata incrementata dalla presenza del guano in quanto gli apparati
radicali delle piante allevate con la miscela fertilizzante possedevano un grado di colonizzazione superiore di circa 1,4% rispetto alle piante allevate in presenza del solo inoculo, assumendo valori
di colonizzazione pari a circa 86% (una ottima micorrizazione radicale). La somministrazione di metà dose dell’inoculo fungino ha permesso di raggiungere il medesimo grado di colonizzazione
radicale ottenuto con la somministrazione della dose piena. La presenza di compost nel substrato di allevamento non ha influito sulla simbiosi micorrizica negli apparati radicali delle piante di pelargonio. Infatti, questi, dopo due mesi di allevamento, risultavano essere ben micorrizati, con una percentuale di colonizzazione radicale pari a circa il 50%. Tuttavia, le risposte ai trattamenti
imposti sono state diverse a seconda della specie o cultivar considerata. Il Pelargonium x hortorum cv “Real polaris” è stata la specie che, in tutte le prove condotte, ha sempre risposto positivamente,
con piante di qualità superiore. Diverse sono state le motivazioni della scarsa risposta delle altre specie considerate. Il comportamento del Pelargonium crispum cv “Pac angeleyes burgundi” alle
miscele fertilizzanti può essere spiegato sia dal minor grado di colonizzazione degli apparati radicali di questa specie rispetto a quelli del P. x hortorum sia dal fatto che è una specie tardiva (permette di iniziare la coltivazione con 3-4 settimane di ritardo) e con crescita debole. Per quanto
riguarda il Pelargonium grandiflorum “Lotus”, le modeste dimensioni dell’apparato radicale di queste piante, determinate dalle difficoltà intrinseche nella radicazione di questa specie, potrebbero
essere state la causa della mancanza di influenza dei trattamenti imposti sulla qualità delle piante ottenute. La tecnica colturale che prevede l’allevamento del pelargonio utilizzando delle miscele
fertilizzanti composte da guano e funghi micorrizici arbuscolari ed un substrato di allevamento in cui si ha una parziale sostituzione della torba con un compost di qualità, alla luce dei dati raccolti
nei tre anni di sperimentazione, risulta applicabile nella pratica vivaistica, permettendo un miglioramento della produzione dei pelargoni nell’ottica della sostenibilità ambientale.
Il protocollo di moltiplicazione in vitro, messo a punto nel corso del dottorato, che utilizza espianti maturi provenienti da piante di pelargonio allevate in serra, permette l’ottenimento di germogli con
ottimi requisiti di qualità. E’ un protocollo efficace e può essere considerato una alternativa alla propagazione agamica di specie che presentano difficoltà di radicazione della talea. Inoltre
l’applicazione di nuove biotecnologie quali i bioreattori, nella micropropagazione, ha permesso rese maggiori, in termini di materiale moltiplicato prodotto, in tempi minori. Le piantine risultavano
essere più omogenee per il parametro lunghezza e qualitativamente superiori (all’inizio della fase di ambientamento) rispetto a quelle ottenute con la classica tecnica in vitro. Ciò può comportare
importanti ricadute economiche nei settori della profumeria, della cosmetica e dell’industria.

Floricolture is a discipline of horticulture concerned with the cultivation of flowering and
ornamental plants for gardens and for floristry, comprising floral industry. In Italy, is a productive division of the economy and it is fundamental for the image and for the diffusion of the made in Italy (D’Andrea, 2005).
During the last decade, there is the need to introduce to the consumers a high quality plants with the respect to the environment. In Europe and North America, most pot-grown ornamental plants are produced and sold in peat-based substrates. In conventional production systems, these substrates are usually supplemented with soluble fertilizers to achieve optimal supply of nutrients such as nitrogen and phosphorous. The “sustainable floriculture” discourages the use of synthetic chemical fertilizers and the use of peat is viewed critically because peat is a limited natural resource (Joosten and
Clarke, 2002). This generates problems for horticultural producers because high quality ornamental plants require substrates with high nutrient availability during a short growth period for an optimal development. So, two are the critical factors in the commercial flowering ornamental plants: the choices of the growing substrate and the fertilization method (Perner et al., 2007).
The research, performed within this phD course, had the goal to improve the pelargonium yield,
given a high quality plants with ecological growing tecniques. Pelargonium is one of the world’s most important bedding and pot plants. Recent figures show that the annual sales in Europe and North America are worth in excess of US$ 700 million annually. They are marketed as source of economically important geranium essential oil, too (Mithila et al., 2001).
Trials were carried out to test fertilizer mixtures (mycorrhizae and guano) and compost-peat based substrates for the increasing quality of pelargonium plants in a sustainable management system; on the first year, two fertilizer mixtures and the single constituents of the mixtures were administrated to the growing substrate. Afterwards, during the second year, the optimal dose of the fungal inoculum was identified in order to reduce the growing costs. Finally, on the third year, compostpeat
substrates, with or without the fertilizer mixture, were tested. Many pelargonium species were used (P. hortorum cv “Real polaris” and cv “Real sirius”; Pelargonium crispum- cv “pac angeleyes burgundi”; Pelargonium grandiflorum- cv “Lotus”). Experiments were conducted in a 18.000 m2 robot greenhouse (Albani and Ruggeri nursery) situated in Civitavecchia (Rm), central Italy and the analyses were performed in the labs of the ARC, Agricultural Research Council- Research Centre for the Soil-Plant System.
In this research, micropropagation method was applied such as an alternative technique for the
agamic propagation of pelargonium species. Little information is available on organogenesis and
plant regeneration of pelargonium using mature explants. Most available studies on plant
regeneration from P. x hortorum were achieved using very young explants such as hypocotyls or
cotyledons (Hassanein e Dorion, 2005). On the second year of the phD course, an efficient plant
regeneration protocol using mature pelargonium explants was carried out. Afterwards, during the
third year, bioreactors for pelargonium explants propagation were tested in order to improve the
regenerative efficiency and to reduce the culture time. Root mycorrhization technique in
pelargonium micropropagated plants, at the beginning of the acclimation phase, was tested for an increasing of the survival ability. The used pelargonium species, in these trials, were Pelargonium lemon fancy, Pelargonium tomentosum; Pelargonium crispum cv Minor and cv Pac angeleyes
burgundi; Pelargonium grandiflorum cv Lotus. The micropropagation trials were conducted in the
labs of the “La Tuscia” University of Viterbo, department GEMINI, in the labs of ENEA- Research
Centre CASACCIA and the analyses were performed in the labs of the ARC, Agricultural Research
Council- Research Centre for the Soil-Plant System.
The administration of the fertilizer mixture with 7,5 l/ m3 of fungal inoculum to the growing
substrate allowed to obtain pelargonium plants with better quality parameters such as fresh and dry shoot weight, leaf area, leaves number/plant, shoot height and chlorophyll content than those
obtained with the standard growing technique or with the administration of the single constituent of the mixture to the growing substrate. The lowered amount of the inoculum in the mixture
determines a positive outcome on the costs of the pelargonium growing, too. The positive effect of
this mixture on the plant quality remained with the use of a 20% compost-peat growing substrate.
The obtained plants showed better qualitative features and they had an high branching value than
the other ones, too. This parameter, in this growth stage (two months from the cutting transplant), is the only one which can influence the selling price. The root colonization from the arbuscular fungi was increased by guano since this parameter, in the plants grown with the fertilizer mixtures, was 1,4% higher than those grown with the fungal inoculum only. The administration of half dose of the
inoculum allowed to reach the same rate of root colonization obtained with the administration of the entire dose. The presence of compost in the growing substrate didn’t influence the mycorrhizal
symbiosis. In fact, pelargonium root system, after two months from the inoculation, were well
colonized (50% of root colonization). The behaviour of the pelargonium to the treatments was
different in relation to the considered species. Pelargonium x hortorum cv “Real polaris” answered
positively with high quality plants. The Pelargonium crispum cv “Pac angeleyes burgundi”
behaviour to the fertilizer mixtures can be explained with the lower root colonization rate than the P. x hortorum one. Besides, this species is a late species with a weak growth. The little size of the root systems of Pelargonium grandiflorum “Lotus” could be the reason of the lack of the effect of the treatments on the quality of the obtained plants. The growing tecnique of the potted pelargonium
which uses fertilizer mixtures (arbuscular mycorrhizae and guano) and a 20 % compost-peat
growing substrate, on the basis of the results obtained during the three years of the testing, can be used for obtaining high quality floricultural products in a sustainable management system.
The in vitro multiplication protocol which uses pelargonium mature explants allowed to obtained
high quality plantlets. This is an effective protocol and it can be considered an alternative technique for the agamic propagation of pelargonium species with cutting rooting difficulty. The use of bioreactors in the pelargonium micropropagation determined greater yield of multiplied plants in a
short time. The plantlets were more homogeneous for the shoot height and they had better quality
parameters at the beginning of the acclimation phase than the other obtained with the in vitro
standard techniques. It can involve important economic outcome in perfumery and in
pharmaceutical industry which use essential oils of these plants.
The mycorrhizal symbiosis with the arbuscular fungi was an efficient biotechnological tool in order to improve the qualitative parameters of the pelargonium plants. It influenced positively the survival of the micropropagated plants, during the acclimatation phase, assuring an improving of the yield, too. This positive effect was observed after 30 days from the inoculation and it remained in the next period, too.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ortoflorofrutticoltura
URI: http://hdl.handle.net/2067/1099
Rights: If not otherwise stated, this document is distributed by the Tuscia University Open Archive under a Creative Commons 2.0 Attribution - Noncommercial - Noderivs License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/)
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