Interventi agronomici e genetici per la definizione della tecnica colturale e la costituzione di ibridi F1 in carciofo

Abstract

Negli ultimi anni il carciofo è stato oggetto di una intensa attività di miglioramento genetico sia da parte di ditte sementiere multinazionali che da parte delle istituzioni scientifiche; ciò ha portato all’ottenimento dei primi ibridi F1 uniformi e stabili di particolare valore agronomico e commerciale. Tuttavia, va rilevato che pur esistendo moltissimi lavori bibliografici inerenti la fisiologia, la tecnica agronomica, la difesa fitosanitaria, ecc., relativamente alla coltura convenzionale (carducci, ovoli e piante micropropagate), poche indicazioni sono presenti per quanto riguarda la gestione della carciofaia impiantata mediante piante ottenute per via gamica, sia per quanto riguarda l’impiego di piantine a radice protetta e ancor meno attraverso la semina diretta. Pertanto, risulta particolarmente importante, per una cinaricoltura moderna che sicuramente farà sempre più uso di piante ottenute via seme, approfondire le conoscenze di un appropriato itinerario tecnico ed in particolare riguardo l’epoca di semina, il sesto di impianto, il controllo della flora infestante e il sistema di irrigazione, in funzione non solo della tipologia di produzione (mercato fresco, trasformazione industriale, produzione di acheni) ma anche della tecnica di impianto adottata: semina diretta (come negli U.S.A) oppure trapianto (come avviene in Italia). Le rese produttive in acheni, seppur inferiori, sono paragonabili a quelle di piante come il girasole ed il cardo coltivato, specie sottoposte ormai da molti anni a programmi specifici di miglioramento genetico; pertanto, considerando che l’attività di miglioramento genetico del carciofo è recente, e che è stata concentrata prevalentemente per la produzione di capolini immaturi (mercato del fresco e industria di trasformazione), si presume che esistono ampi margini di miglioramento sia per incrementare la resa in acheni, sia per la resa in olio degli stessi, attraverso la costituzione di ibridi F1. Tenendo conto di quanto sopra riportato, la presente ricerca di dottorato ha avuto come principale obiettivo la messa a punto della tecnica agronomica per la coltivazione del carciofo propagato via seme, impiegato sia per semina diretta in campo che per l’ottenimento di piantine a radice protetta da utilizzare per la costituzione della carciofaia. Altro aspetto affrontato è stato quello di studiare l’effetto dell’epoca di semina sulla risposta produttiva di alcuni ibridi F1 di carciofo, effettuando la semina diretta con cadenza mensile per un totale di 15 mesi. Nel corso del dottorato è stato anche possibile collaborare nel lavoro di miglioramento genetico in atto da diversi anni presso il DAFNE al fine di contribuire alla costituzione di ibridi F1. Dalla sperimentazione è emerso che l’epoca e la densità di trapianto influenzano in maniera significativa sia l’accrescimento della pianta che la produzione di capolini sia sotto l’aspetto quantitativo che qualitativo. Anticipando ai primi giorni di luglio il trapianto è possibile anticipare al mese di novembre la raccolta dei capolini delle varietà precocissime come Istar Hy, mentre non sono stati osservati anticipi significativi degli ibridi tardivi. È stato inoltre osservato che se si ritarda il trapianto oltre la terza decade di luglio per le varietà precoci e oltre la fine di agosto per le cultivar tardive si verifica per entrambe le tipologie una riduzione della biomassa prodotta. Da tale comportamento si evince che il carciofo, pur essendo considerata una specie microterma, durante la prima fase di crescita predilige elevati livelli di temperatura e di luce; Oltre all’epoca di impianto anche la densità è risultata importante per ottenere livelli produttivi soddisfacenti; infatti, per la varietà Istar, la densità ottimale è risultata decisamente superiore rispetto alla cultivar Romolo che, invece, richiede densità uguali o addirittura inferiori a quella operata usualmente nella Maremma laziale per le vecchie cultivar impiegate. Relativamente alla prova di semina diretta è stato osservato un comportamento analogo a quanto rilevato nella prova che prevedeva l’impiego di piantine a radice protetta per la costituzione della carciofaia; infatti, la cv Romolo è risultata più produttiva con densità più basse mentre la produzione della cv Istar, essendo meno vigorosa, ha raggiunto i livelli più alti con la massima densità studiata. Riguardo alle epoche, nessuna delle 2 varietà ha mostrato differenze significative nelle 2 epoche a confronto. Tra le cultivar utilizzate nello studio della risposta termo-fotoperiodica, l’inserimento di una cultivar precoce come Istar si è rilevato molto importante in quanto ha risposto in modo differente a tutte le altre cultivar impiegate. In particolare le prime tre semine effettuate in entrambi gli anni oggetto di studio hanno esaltato la precocità di Istar. Infatti le piante seminate in entrambi gli anni in marzo e aprile hanno iniziato il ciclo produttivo in autunno. Per la cultivar Romolo la produzione dei capolini non ha risentito dell’epoca di semina. L’esperienza maturata su alcune combinazioni di incrocio ha evidenziato che l'utilizzo delle due selezioni di cardo selvatico e coltivato, si è rivelato molto utile al fine di ottenere informazioni sul possibile impiego di nuovi maschiosterili in programmi di incrocio, riducendo il numero di ibridi da testare. Infatti, essendo le 2 linee di cardo molto stabili e uniformi, a causa di incroci all'interno di popolazioni molto piccole seguite da alcuni cicli di autofecondazione, l'eventuale variabilità riscontrata nelle piante ibride, potrà essere attribuita per buona parte al maschiosterile utilizzato nell'incrocio. I migliori maschiosterili così individuati, verranno successivamente impiegati in incroci specifici, per testare non solo l'uniformità dell'ibrido ma anche alcune caratteristiche morfo-fisiologiche, nonché agronomiche indispensabili per una loro futura coltivazione. Sulla base dell’esperienza maturata può quindi essere espresso un giudizio positivo sull’impiego dei nuovi genotipi moltiplicati via “seme” a condizione di valutarne in anticipo l’adattabilità nelle condizioni di coltivazione in cui si opera e della risposta alla tecnica colturale adottata. L’impiego di varietà da seme caratterizzate da diverso grado di precocità e a basso costo delle piantine può risultare vantaggioso sia per coprire quelle nicchie di mercato in cui l’offerta di carciofo sul mercato italiano non riesce a soddisfare la domanda, sia per ridurre i costi di produzione e quindi rendere la cinaricoltura italiana più competitiva. Nel corso dell’attività di dottorato è stato selezionato materiale interessante (cloni) da moltiplicare per via vegetativa, adatti per il mercato del fresco.

In recent years, the artichoke has undergone intense genetic improvement both on the part of multinational seed companies and scientific institutions. This has led to the first uniform and stable F1 hybrids, with high agronomic and commercial value. However, it should be noted that despite the several studies concerning physiology, farming techniques and phytosanitary protection about conventional culture, there are only few indications regarding the management of the artichoke field implanted from plants obtained by gamic pathway, both as regards the use of seedlings with protected root and, even less, the direct seeding. Therefore, in a modern cultivation of artichoke which is likely to increase the use of plants obtained via seed, it is crucial to deepen the knowledge of appropriate technics regarding the time of sowing, density of transplanting, the weeds control and the irrigation system. Those technics should consider not only the type of production (fresh market, industrial processing, production of achenes) but also the implantation technique adopted such as direct seeding (e.g. U.S.A.) or transplant (e.g. Italy). The achenes net yields, although lower, are comparable to those of plants such as sunflower and cultivated cardoon, species already involved in specific genetic improvement programs. Hence, considering that the recent genetic improvement of the artichoke has been concentrated mainly on the production of immature heads (i.e. fresh market and processing industry), it is assumed that there good possibilities to increase both the net yield in achenes and oil through the formation of F1 hybrids. Thereafter, the present Ph.D. project had, as its main objective, the setup of agricultural techniques in the cultivation of the artichoke propagated by seed to be used both in direct seeding and for obtaining seedlings with protected root. A second issue of the research was to study the effect of sowing on the yield response for some F1 artichoke’s hybrids, making direct seeding on a monthly basis for a total of 15 months. In the course of the project it has been also possible to cooperate in the work of genetic improvement in place for several years at the DAFNE in order to contribute to the establishment of F1 hybrids. From the experiments it emerged that the time and density of transplantation significantly influence both the growth of the plant and the heads production both in terms of quantity and quality. Anticipating the transplant to the first days of July, it is possible to advance to the month of November the collection of the heads of very early varieties such as Istar Hy. Conversely no significant advances for late hybrids have been recorded. Also, it was noted that if the transplant is delayed beyond the third decade of July, for the early varieties, and over the end of August, for the late cultivars, both types show a reduction of the biomass produced. Such behavior suggests that, despite being considered a microthermal species the artichoke prefers high levels of temperature and light in the first phase of growth. Besides the time of planting, the density was also important to achieve satisfying levels of production. As a matter of fact, for the Istar variety, the optimum density was much larger than for the Romolo cultivar which requires densities equal to, or even lower than that usually achieved in the Lazio region for the old cultivars used. Relatively to the test of direct sowing, it was observed a similar behavior to the one detected in the test that involved the use of protected root seedling for the constitution of the artichoke. In fact, the cv Romolo was more productive with lower densities while the production of Istar, being less vigorous, reached the highest levels with the highest density. Regarding the times, none of the two varieties showed significant differences in the two compared periods. Among the cultivars used in the study of the thermo-photoperiodic response, the insertion of an early cultivar as Istar was found very important as it has responded differently to all other cultivars used. In particular, the first three sowing have underlined the precocity of Istar. As a matter of fact, the plants sown in March and April in both years have started the production cycle in the fall. For the Romolo cultivar, the heads yield was not affected by the time of sowing. The experience gained on some cross-combinations has showed that the use of the two selections of cultivated and wild cardoon is very useful in order to obtain information on the possible use of new male sterile in breeding programs, reducing the number of hybrids to be tested. In fact, being the two cardoon lines stable and uniform, because of the cross within very small populations followed by a few cycles of selfing, any variability observed in hybrid plants can be likely attributed to the male sterile used in the cross. The best male sterile identified, will be subsequently used in specific cross, not only to test the uniformity of the hybrid but also some morpho-physiological and agronomic features, essential for their future cultivation. Based on the experience gained, a positive opinion on the use of new genotypes multiplied by "seed" can be expressed. The use of seed varieties characterized by different degree of precocity and low cost of the seedlings can be an advantage for both covering those market niches where the supply of artichokes can not meet the demand and reducing the production costs and, thus, make the Italian artichoke more competitive. During the course of the PhD interesting material (clones) to be multiplied by vegetative propagation and suitable for the fresh market has been selected.