Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/3072
Title: An integrated approach to the conservation of the threatened plant Malcolmia littorea (Brassicaceae)
Other Titles: Un approccio integrato per la conservazione di Malcolmia littorea (Brassicaceae), pianta minacciata di estinzione
Authors: De Vitis, Marcello
Keywords: Population genetics;Microsatellites;Germination;Reintroduction;Genetica di popolazione;Microsatelliti;Germinazione;Reintroduzione;BIO/03
Issue Date: 26-Jun-2015
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 27. ciclo
Abstract: 
Malcolmia littorea (L.) R. Br. is a plant species occurring on sandy coastal habitats of South-West Europe (Portugal,
Spain, France and Italy) and North-West Africa (Algeria and Morocco), which is characterised by a disjointed
distribution. The continuous fragmentation and degradation of its natural habitat, mainly due to the anthropogenic
impact, are threatening the persistence of this species in several regions of its distribution reducing the populations
abundance. This PhD project had the aim of investigating several biological and ecological aspects of the study species
in order to provide useful information for its efficient conservation.
In 2013, a set of European populations was sampled for leaves and seeds. The leaves were used to conduct a population
genetic study, in which five chloroplast and four nuclear microsatellite loci were analysed. The populations genetic
structure was investigated and several genetic parameters were estimated and compared. The seeds were used to
investigate the germination ability of the species across Europe. They were incubated at eight constant temperatures (0-
27°C) and then seed traits and germination data were compared among populations and tested for correlation with
independent variables like the area occupied by the populations, latitude and climatic parameters. Furthermore, several
in situ trials were conducted in order to study the ability of the species to form a soil seed bank and to understand the
best method to reintroduce the species.
From the genetic analysis, it was not detected any significant difference among populations in the within-population
genetic diversity, even if they showed significant (P < 0.05) differentiation both for chloroplast and nuclear genome,
forming three main genetic clusters. However, a high migration rate underlined the absence of a strong genetic structure
across Europe. Based on the allelic composition and richness, three populations were identified as the priority
conservation spots. The study on seed ecology confirmed the importance of both the genotypic and phenotypic
components in regulating the pattern and the seasonality of seed germination, but also revealed that the population size
can affect the germination ability. The smallest populations were found to show the lowest germination percentages.
The results of the in situ trials were useful to understand the regeneration requirements of the species and evidenced the
important tendency of the species in forming a soil seed bank. Concerning the species reintroduction, direct sowing
method is preferred than transplanting but requires many seeds and so it is limited by the seed production of the native
populations, while transplanting is always followed by a high transplants mortality and the cultivation method has to be
improved.

Malcolmia littorea (L.) R. Br. è una pianta presente negli habitat sabbiosi costieri dell’Europa sud-occidentale
(Portogallo, Spagna, Francia e Italia) e dell’Africa nord-occidentale (Algeria e Marocco) ed è caratterizzata da una
distribuzione disgiunta. I continui processi di frammentazione e degrado del suo habitat naturale, dovuti principalmente
all’impatto antropico, stanno minacciando la persistenza di questa specie in diverse regioni della sua distribuzione,
riducendo l’abbondanza delle popolazioni. Questo progetto di dottorato ha avuto lo scopo di approfondire diversi aspetti
biologici ed ecologici della specie, al fine di fornire informazioni utili per una sua efficace conservazione.
Nel 2013, da un set di popolazioni europee sono stati campionati foglie e semi. Le foglie sono state utilizzate per
condurre uno studio di genetica di popolazione, nel quale sono stati analizzati loci microsatelliti sia cloroplastici
(cinque) che nucleari (quattro). E’ stata studiata la struttura genetica delle popolazioni e sono stati stimati e comparati
diversi parametri genetici. I semi sono stati utilizzati per studiare e comparare la geminazione delle popolazioni
europee, incubandoli ad otto temperature costanti (0-27 °C). E’ stata testata la correlazione tra i dati sulla germinazione
e alcune variabili indipendenti come l’area occupata dalle popolazioni, la latitudine e i parametri climatici. Inoltre,
alcuni esperimenti in situ sono stati condotti per studiare l’abilità della specie nel formare una banca dei semi nel suolo
e per capire quale sia il migliore metodo per la sua reintroduzione.
Dall’analisi genetica non è stata individuata alcuna differenza nella variabilità genetica intra-popolazione tra le varie
popolazioni studiate, sebbene esse abbiano mostrato un differenziamento significativo (P < 0.05) sia per quanto
riguarda il genoma cloroplastico che quello nucleare, andando a formare tre gruppi principali. D’altra parte, un elevato
tasso di migrazione ha sottolineato l’assenza di una robusta struttura genetica in Europa. Sulla base della ricchezza e
composizione allelica, sono state identificate tre popolazioni con priorità di conservazione. Lo studio sull’ecologia dei
semi ha confermato l’importanza delle componenti genotipica e fenotipica nel regolare i pattern e la stagionalità della
germinazione, ma ha anche rivelato l’influenza che la dimensione della popolazione esercita sull’abilità germinativa. Si
è visto, infatti, come le popolazioni più piccole abbiano presentato le più basse percentuali di germinazione. Infine, i
risultati degli esperimenti in situ sono stati utili per comprendere i requisiti di rinnovo della specie evidenziando la sua
tendenza a formare una banca dei semi nel suolo. Per quanto riguarda la reintroduzione, la semina diretta è da preferire
al trapianto ma richiede grandi quantità di semi ed è quindi limitata dalla produzione delle popolazioni native, mentre il
trapianto è sempre seguito da un’altra mortalità delle piante e le tecniche di coltivazione andrebbero migliorate.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche
URI: http://hdl.handle.net/2067/3072
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