Individuation of mediterranean ideotypes of guar (Cyamopsis tetragoloba (L.) Taub.) based on agronomic and qualitative characterization and cross pollination

Abstract

This research project aims to individuate guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.) genotypes suited to the Mediterranean environment and to mechanical harvest with valuable productive and qualitative traits. The identification and evaluation of guar genotypes has been carried out in order to explore the possibility of overcoming the main obstacles that hinder the cultivation of this species: the long biological cycle, the branching habitus, the low height of the first fertile node and the indeterminate growth. To reach this aim a collection of 68 guar genotypes, obtained from different seed banks and grown in a Mediterranean environment, has been characterized for the main morphological, biological, productive and qualitative traits. As a result, among the 68 accessions, 14 genotypes were selected on the basis of their morphological, biological, productive and qualitative traits (elevated height of the first fertile node, single stem, high seed production, short biological cycle, high galactomannan and protein content) and, in the second year, were evaluated (together with 11 genotypes of recognised agronomic value coming from a collection owned by Mediterranean University of Reggio Calabria, Department of Agraria) for the same characteristics, with a considerable improvement of the studied parameters. An interesting negative relation between galactomannan and protein content was found on the 68 genotypes. In addition, seed galactomannan accumulation was also determined at six stages during seed development linking morphological and phenological traits with the galactomannan content. Moreover, during the last two years, a forced cross pollination trial has been carried out following the procedures reported in the literature, and a total of five pods has been obtained, which seeds still need to be tested. The results of this trial lay down the foundation to start a breeding program from which to obtain an ideotype that could be a profitable crop in a sustainable cropping system within irrigated areas of the Mediterranean environment.

La presente tesi di dottorato ha avuto lo scopo di individuare genotipi di guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.) che ben si adattino alla coltivazione in ambiente mediterraneo, alla raccolta meccanizzata e che presentino tratti positivi dal punto di vista produttivo e qualitativo. L’identificazione e la valutazione di genotipi di guar è stata condotta al fine di superare gli ostacoli che presenta questa specie nei nostri ambienti: ciclo biologico lungo, habitus ramificato, bassa altezza al primo nodo fertile e crescita indeterminata. Al fine di perseguire questi obiettivi, 68 genotipi di guar provenienti da diverse banche semi, sono stati coltivati in ambiente mediterraneo e caratterizzati dal punto di vista morfologico, biologico, produttivo e qualitativo. Tra le 68 accessioni di guar caratterizzati, 14 sono state selezionate per i seguenti caratteri: elevata altezza al primo nodo fertile, habitus monostelo, elevata produzione di granella, ciclo biologico breve ed alto contenuto in proteine e galattomannani. L’anno successivo sono stati riseminati inseme ad altri 11 genotipi con spiccato valore agronomico (derivanti da una collezione dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria del Dipartimento di Agraria). Dal punto di vista qualitativo, nei 68 genotipi di guar è stato trovato per la prima volta un interessante rapporto negativo tra il contenuto proteico e di galattomannani. Inoltre, negli ultimi due anni di attività di dottorato è stata effettuata una prova di impollinazione incrociata secondo un protocollo noto in letteratura: dall’incrocio sono stati ottenuti complessivamente cinque baccelli, (che dovranno essere sottoposti a test genetici per accertare che siano effettivamente iil risultato di un incorcio tra due genotipi). I risultati ottenuti da questo studio pongono le basi su cui avviare un programma di miglioramento genetico per ottenere un ideotipo, che potrebbe rappresentare una coltura redditizia in un sistema colturale sostenibile all’interno delle aree irrigue dell’ambiente mediterraneo.