Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2740
Title: Caratterizzazione morfo-genetica con metodi biometrici e molecolari e applicazioni di tecniche colturali innovative su una collezione di germoplasma di Hydrangea spp.
Other Titles: Morpho-genetic characterization by biometric and molecular methods and applications of innovative cultivation techniques on a Hydrangea spp. collection
Authors: Lazzereschi, Sara
Keywords: Caratterizzazione morfologica;Caratterizzazione molecolare;Reti colorate;Propagazione in vitro;Breeding;Morphological characterization;Genetic characterization;Colored shade nets;In vitro protocol;AGR/04
Issue Date: 7-Jun-2013
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 25. ciclo
Abstract: 
Il presente lavoro di tesi riguarda parte dell’attività svolta nell’ambito del progetto di ricerca ‘Valorizzazione a scopi commerciali del genere Hydrangea (acronimo: Hydra)’ finanziato dal MiPAAF (Bando Imprese Florovivaismo, D.M. 186 del 1° agosto 2007, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n° 208 del 7/09/2007).
Il dottorato di ricerca ha riguardato la caratterizzazione morfo-genetica mediante metodi biometrici e molecolari e l’applicazioni di tecniche colturali innovative su una collezione di germoplasma di Hydrangea spp., oltre alla messa a punto di un protocollo di conservazione in vitro del germoplasma e a prove preliminari di breeding applicate al genere.
Presso il CRA-VIV di Pescia è stata allestita una collezione di germoplasma di Hydrangea spp.: le diverse accessioni, distribuite uniformemente sotto reti nere con differente percentuale di ombreggiamento, sono state oggetto di una caratterizzazione morfologica e genetica. La caratterizzazione morfologica è stata effettuata impiegando 27 descrittori UPOV specifici per il genere, così da poter studiare la diversità e le relazioni delle diverse accessioni, ottenendo un dendrogramma, nel quale sono riportate le relazioni tra i genotipi conservati in collezione. Questa caratterizzazione è stata integrata con una caratterizzazione genetica, in modo da poter ottenere uno screening generale sulle specie presenti in collezione. Tale indagine è stata svolta avvalendosi di marcatori molecolari RAPD, che costituiscono metodi semplici ed efficaci di fingerprinting. Per quanto riguarda la riproducibilità della tecnica, questa è stata verificata in esperimenti indipendenti e confermata ripetendo le amplificazioni, in modo tale da analizzare soltanto quei marcatori risultati riproducibili: è stato possibile individuare 248 marcatori RAPD di diverse dimensioni da 200 a 1100 bp e tutti polimorfici. L’analisi filogenetica è stata condotta utilizzando i programmi NTSYS pc2.02 (Exeter Software, Setauket, NY) e MEGA 4.0; sulla base di questi dati si è ottenuto un dendrogramma secondo il metodo Neighbor-Joining.
Per modificare lo spettro della radiazione solare che raggiunge la coltura e quindi poter studiare la risposta di morfogenesi della pianta, attraverso l’impiego di reti foto-selettive colorate, l’intera collezione è stata riorganizzata. In particolare, le reti
nere a differente grado di ombreggiamento impiegate nel corso del primo anno della ricerca, sono state sostituite con reti colorate blu e rosse con un ombreggiamento pari al 70% e messe a confronto con una rete nera tradizionale, anch’essa al 70 % di ombreggiamento. Tutte le accessioni presenti in collezione sono state uniformemente distribuite sotto le diverse reti colorate, in modo da avere delle repliche della stessa cultivar sotto i tre ombreggiamenti, ed alcune di esse, ritenute di particolare interesse, sono state oggetto di studio. Sono state effettuate misurazioni relative all’intensità della luce mediante luxometro, mentre quelle relative alla trasmissione della luce sono state condotte con spettroradiometro. Durante la coltivazione, sono stati effettuati i seguenti rilievi morfologici e fisiologici sulle piante prese in esame: fotosintesi netta, contenuto interno di CO2, conduttanza stomatica ed evapotraspirazione; area fogliare (misurata come LAI); altezza totale della pianta e lunghezza degli internodi; area fogliare e ampiezza variegatura fogliare solo per quelle varietà con foglia variegata.
È stato inoltre messo a punto un protocollo di propagazione in vitro idoneo per una produzione di qualità e su larga scala delle accessioni più promettenti di Hydrangea, al fine di verificarne l’efficienza produttiva, rispetto alle tradizionali tecniche di propagazione (taleaggio). Il protocollo ha riguardato le fasi di sterilizzazione degli espianti, moltiplicazione e radicazione in vitro ed ambientamento. E’ stata confermata la validità del protocollo di micropropagazione: permette di ottenere buoni tassi di moltiplicazione e radicazione, rispetto ad altri protocolli già descritti in letteratura per altre specie di Hydrangea
Inoltre è stata svolta un’indagine sulla compatibilità intra ed interspecifica di alcune accessioni al fine di ottenere nuovi ibridi con caratteristiche innovative ed adatte alla coltivazione per la produzione di fiore reciso. Sono stati effettuati incroci intra ed interspecifici e autoimpollinazioni, con l’obiettivo di individuare quei genotipi utilizzabili come portaseme e/o come impollinatori e per ottenere informazioni sul grado di fertilità/auto-sterilità.

The PhD is about the activities carried out within the research project ‘Valorization for commercial purposes of Hydrangea (acronym: Hydra)’ financed by MiPAAF (Bando Imprese Florovivaismo, D.M. 186 of 1 August 2007, published in the Official Gazette No. 208 of 7/09/2007).
The doctoral research focused on the morpho-genetic characterization through molecular and biometric methods and applications of innovative cultivation techniques on a Hydrangea spp. collection, in addition to the development of an in vitro protocol for the conservation of germplasm and preliminary breeding trials applied to the genre.
At CRA-VIV in Pescia a Hydrangea spp. collection was set up: different species, distributed evenly under black nets with different shading percentage, have been the subject of a morphological and genetic characterization. The morphological characterization was performed using 27 UPOV descriptors specific to the genre in order to study the diversity and relationships of the various species. So a dendrogram was obtained containing the relationships between the genotypes stored in the collection. This characterization was supplemented with a genetic characterization, to get a general screening on the collection species. This analysis was carried out using RAPD molecular markers, which are simple and effective fingerprinting methods. Regarding the reproducibility of the technique, this has been verified in independent experiments and confirmed by repeating the amplifications, so as to analyze only those markers which resulted reproducible: it was possible to identify 248 RAPD markers of different sizes from 200 to 1100 bp and all polymorphic. The phylogenetic analysis was conducted using pc2.02 NTSYS (Exeter Software, Setauket, NY) and MEGA 4.0 programs; on the basis of these data a dendrogram was obtained according to the Neighbor-Joining method.
To modify the spectrum of solar radiation that reaches the crop, and study the morphogenesis plant response, through the use of selective colored net, the collection was reorganized. In particular, the black nets were replaced with blue and red colored nets with 70% of shading and compared with a traditional black net, also with 70% of shading. All species included in the collection were evenly distributed in the
different colored nets, in order to obtain replicas of the same cultivars under three shadings, and some of them have been the subject of study. Light intensity was carried out under each net by Luxmeter. To monitor the light conditions to which the plants were exposed, spectra of total solar light energy level were measured under each net by a spectroradiometer. The following morphological and physiological effects on plants were made: photosynthesis, CO2 internal content, stomatal conductance and evapotranspiration; leaf area (LAI Leaf area index); total height of the plant and internode length; leaf variegation only for those varieties with variegated leaves.
An in vitro propagation protocol suitable for high-quality and large scale production of the most promising species of Hydrangea has also been developed, in order to verify the efficiency of production, compared to traditional techniques of propagation. The protocol involved the sterilization phases of the explants, multiplication and rooting in vitro and acclimatization. The validity of the micropropagation protocol was confirmed: it allows to obtain good rates of multiplication and rooting, as compared to other protocols already described in the literature for other species of Hydrangea.
In addition, an investigation was carried out on intra- and interspecific compatibility of some species in order to obtain new hybrids with innovative characteristics, suitable for cut flowers production. Intra-and interspecific crosses and autoimpollination were made with the goal of identifying those genotypes used as male/or female parental and to obtain information on the degree of fertility/self-sterility.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ortoflorofrutticoltura
URI: http://hdl.handle.net/2067/2740
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