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Cinipide del castagno, Conferenza dibattito di Pracchia Pistoia 19 ottobre 2013
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Richiesta di Contributo anno 2013
FONDAZIONE CASSA DI RISPARMIO DI PISTOIA E PESCIA
PROGETTO
“APPROCCI INNOVATIVI NELLA SELEZIONE DI CULTIVAR DI CASTANEA SATIVA
TOLLERANTI AL DRYOCOSMUS KURIPHILUS NEL COMPRENSORIO PISTOIESE”
PROPONENTE
PROVINCIA DI PISTOIA
PARTECIPANTI Università degli Studi di Firenze
Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agroalimentari e dell'Ambiente Piazzale delle Cascine 18 – 50144 FIRENZE
Sezione di Patologia Vegetale ed Entomologia
Dr.ssa Tiziana Panzavolta Referente per il progetto
Prof. Riziero Tiberi e Dr.ssa Stefania Tegli Referenti per l'Unità Operativa 1
Sezione di Colture Arboree
Dr. Edgardo Giordani Referente per l'Unità Operativa 2
Sezione di Genetica Agraria
Prof. Alessandro Camussi Referente per l'Unità Operativa 3
Relazione tecnico-scientifica e dei benefici per la popolazione e per il territorio, Fasi del Progetto e Curriculum vitae dei partecipanti
“Approcci innovativi nella selezione di cultivar di Castanea sativa tolleranti
al Dryocosmus kuriphilus nel comprensorio pistoiese”
1. Attività svolta e scopo istituzionale
Il Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agroalimentari e dell’Ambiente (DISPAA) è referente
dei seguenti corsi di laurea triennali: Scienze Agrarie, Scienze Vivaistiche e Scienze Faunistiche; e
delle seguenti lauree magistrali Scienze e Tecnologie Agrarie, Sviluppo Rurale, Scienze e Gestione
delle Risorse Faunistiche e Tropical Rural Development. Il Dipartimento e' sede amministrativa
della Scuola di Agraria, dei Dottorati di Ricerca in “Scienze Agrarie e Ambientali” e “Scienze e
Tecnologie Vegetali, Microbiologiche e Genetiche”, come anche del Master “Geomatics and
Natural Resources Evaluation”. L'attività scientifica del Dipartimento riguarda: la biologia,
fisiologia, propagazione e caratterizzazione delle specie arboree e arbustive d'interesse agrario; le
performance produttive e riproduttive ed il miglioramento genetico degli animali in produzione
zootecnica; la conservazione, diffusione e valorizzazione del germoplasma animale autoctono; le
biotecnologie applicate alle produzioni animali; la nutrizione animale e la valutazione degli alimenti
zootecnici; l’allevamento e la gestione degli animali in produzione zootecnica e della fauna
selvatica e loro interazioni con il territorio; l’acquacoltura e la gestione dell’ittiofauna; il benessere
animale; la caratterizzazione, valutazione e tracciabilità dei prodotti animali freschi e trasformati;
l’apicoltura; la messa a punto di metodi diagnostici anche con approcci molecolari; gli aspetti
epidemiologici dei parassiti delle piante e la diffusione di specie aliene, in rapporto alle variazioni
climatiche; le interazioni biochimiche e molecolari pianta-patogeno-agente di danno; la messa a
punto di mezzi e strategie di lotta nel rispetto dell'ambiente, della biodiversità, della salute
dell'uomo e degli animali; la progettazione, gestione sostenibile e valutazione di sistemi colturali a
fini produttivi alimentari e non alimentari, ornamentali, ricreativi, ecologici anche in un’ottica di
recupero ambientale ed anche con sistemi senza suolo; i fattori ecologici e antropici che agiscono
sul sistema suolo-pianta-atmosfera, e le loro relazioni con gli aspetti quantitativi e qualitativi delle
produzioni agrarie e con la salvaguardia e la valorizzazione delle risorse naturali; l’agronomia e
l’agrometeorologia, la biologia e la gestione della vegetazione infestante; la produzione delle
sementi e la propagazione; gli strumenti statistico-matematici per la sperimentazione agronomica e
la modellazione dell’agroecosistema; la biologia e biotecnologia dei microrganismi fotosintetici;
biotecnologie microbiche per la protezione dell'ambiente e per la produzione di energie e di
metaboliti primari e secondari; ecologia e biodiversità microbica; microbiologia del suolo;
monitoraggio e tipizzazione di microrganismi di interesse agrario ed ambientale; la funzionalità
chimica/biochimica del sistema suolo-pianta in risposta alle diverse pratiche agronomiche e
forestali, ai fenomeni di inquinamento chimico e genetico ed ai cambiamenti climatici, al suo ruolo
nella produttività dell’ambiente agrario ed al funzionamento degli ecosistemi forestali e nella
protezione dell’ambiente anche in funzione della promozione della qualità della vita; la dinamica
evolutiva, la capacità d’uso e l’attività produttiva del suolo; la capacità del suolo di immagazzinare
carbonio; lo studio della biodiversità e della sua conservazione, del funzionamento degli ecosistemi
forestali soprattutto in risposta ai cambiamenti climatici; lo studio della struttura, delle funzioni,
dell'espressione e dell'ereditarietà di geni in specie vegetali di interesse agrario e forestale, anche in
relazione alla distribuzione e alla dinamica dei polimorfismi nelle popolazioni costituenti risorse
genetiche ed alle relative interazioni ambientali. Particolare interesse è rivolto anche ai metodi
biometrici, statistici e numerici per l'analisi di caratteri complessi e di polimorfismi molecolari, con
particolare riguardo al miglioramento delle specie di interesse economico. Lo scopo istituzionale
del Dipartimento è lo sviluppo della conoscenza scientifica nei settori già menzionati e la
formazione di laureati nell’ambito dei corsi di laurea di cui è referente.
Il gruppo di ricerca che propone l’indagine sulle preferenze varietali del Cinipide del castagno è in
possesso di esperienze nell’ambito delle problematiche connesse alle perdite di produzioni del
settore alimentare considerate marginali in quanto non prioritarie per i profitti aziendali, ma che
possono venire individuati in maniera più efficace come produzioni di sostegno o integrative per gli
agricoltori che operano in queste aree di ecotono tra i sistemi agrari e quelli forestali. Esperienze in
tal senso sono già state svolte per un altro insetto spermofago introdotto, vale a dire la Cimice
americana delle conifere, allo scopo di accertare le perdite di produzione di pinoli (Pino domestico)
che in quest’ultimo decennio ha praticamente azzerato il contributo di questo prodotto nella filiera
alimentare italiana ed europea. Dal 2008, anno di prima segnalazione ufficiale del Cinipide in
Toscana, l’unità proponente si è interessata alla verifica della diffusione e del comportamento del
Cinipide nella nostra regione e nell’ambito di questa attività ha svolto un’indagine preliminare in un
castagneto ubicato a Castelpoggio (Provincia di Massa) sulla differente entità delle infestazioni su
tre cultivar indigene di Castanea sativa. I risultati di questo studio costituiscono la base culturale e
operativa su cui verrà articolato il progetto pilota che verrà proposto.
2. OGGETTO DEL PROGETTO
Individuazione di cultivar poco suscettibili o tolleranti agli attacchi del Cinipide galligeno del
castagno (Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu; Hymenoptera, Cinipidae) e loro caratterizzazione
morfologica e genetica. I risultati di questi studi rappresentano la base nozionistica e scientifica da
considerare nel fornire indicazioni ai castanicoltori nella fase della programmazione di nuovi
impianti di castagno coltivati per la produzione di castagne di pregio. L'indagine che si propone
verrà effettuata in un castagneto rappresentativo delle caratteristiche generali del comprensorio
geografico della Val d’Orsigna (Pistoia), dove la coltivazione del castagno ha una lunga tradizione e
rilevanza socio-economica.
Purtroppo, questo patrimonio, già messo a rischio dall’abbandono delle zone di collina e montagna
e da alcune patologie (Cancro del castagno, ad esempio), rischia di essere compromesso dalla
diffusione dell’ennesima avversità di importazione, un insetto, il “Cinipide galligeno del castagno”
o Vespetta cinese, che attacca le piante, riducendone drasticamente la vitalità e la produzione dei
frutti fino a pregiudicane la stessa sopravvivenza. Nel territorio pistoiese già nel 2008 sono stati
riscontrati i primi focolai di infestazione di questo temuto insetto il cui progressivo incremento
demografico andrebbe certamente ad intaccare le potenzialità economiche della castanicoltura
locale.
Lo scopo di questo progetto, di durata biennale, è la definizione di un adeguato protocollo di
gestione del settore castanicolo in considerazione delle problematiche fitosanitarie e agronomiche
connesse alla comparsa ed affermazione nei nuovi ambienti del Cinipide. Pertanto tale proposta può
essere considerata come una innovativa risposta all'esigenza di valorizzazione e salvaguardia della
filiera produttiva del castagno nel territorio pistoiese e i risultati di questa indagine saranno quindi
funzionali al miglioramento di questo settore importante sia sotto il profilo economico sia culturale
e sociale.
3. Stato dell’arte
Il castagno è ampiamente diffuso in Italia e nelle altre regioni del bacino del Mediterraneo, come
pianta forestale e da frutto. Il suo legame con le popolazioni montane è sempre stato profondo
nonostante si siano verificati notevoli cambiamenti che hanno favorito il miglioramento delle
condizioni sociali ed economiche delle persone e di conseguenza il progressivo abbandono delle
zone montane e, quindi per i castagneti si è aperta una lunga crisi che ha riguardato in particolare la
gestione di tali soprassuoli arborei. Tuttavia in questi ultimi decenni si sta assistendo ad un
rinnovato interesse per la castanicoltura motivato dalla richiesta da parte del mercato di frutti di
maggior pregio e di legname da opera. In tal modo il ruolo del castagno nell’economia montana si è
rivalutato, tanto che può essere considerato come specie arborea multifunzionale, capace cioè di
assicurare più prodotti (frutti e legname), di contribuire alla conservazione e valorizzazione del
paesaggio e pertanto di assolvere anche la funzione turistico ricreativa, oltre che essere una
fondamentale risorsa nell’ambito della catena alimentare di svariati invertebrati (soprattutto insetti)
e vertebrati (uccelli e mammiferi). Inoltre si ricorda l’importanza economica ed ecologica del
castagno per la produzione di beni secondari quali il miele o la farina di castagne. Tutto ciò
contribuisce all’incremento della richiesta di piante ed al rinnovato interesse da parte dei vivaisti
nella commercializzazione di questa pianta finalizzata alla costituzione di nuovi impianti.
Sotto il profilo fitosanitario fino alla metà del secolo scorso non si registravano sulla latifoglia
particolari parassiti animali in grado di deprimerne la vigoria, mentre erano già note entità
spermocarpofaghe per le loro ricorrenti infestazioni a carico degli organi produttivi e quindi dei
frutti. L’intensa attività di questi fitofagi spesso era tale da far assumere ad essi il ruolo di
competitori dell’uomo per l’utilizzazione di questo prodotto. Il quadro si è purtroppo complicato
con la comparsa di un imenottero esotico, noto come Cinipide del castagno, che nel 2002 è stato
introdotto in Europa e segnalato per il continente a Cuneo (Piemonte) su materiale di propagazione
proveniente dall’Estremo Oriente; rapidamente il galligeno si è diffuso lungo tutta la Penisola,
probabilmente attraverso il commercio delle piantine prodotte in Piemonte.
Dryocosmus kuriphilus è un galligeno originario della Cina diventato, dagli anni '40 ad oggi, uno
dei principali insetti dannosi alle varie entità afferenti al genere Castanea. Esso si è diffuso durante
il secolo scorso prima in Giappone e successivamente in Corea e Stati Uniti. Nel 2002, come
riferito, è stato segnalato anche per l’Europa (Brussino et al., 2002); successivamente è stato
riscontrato in Slovenia (Seljak, 2006) e in Francia (EPPO, 2007). Attualmente è presente in buona
parte della Penisola italiana (Graziosi e Santi, 2008).
In tutte le regioni di nuova colonizzazione, il cinipide si è diffuso molto rapidamente fino a
diventare la maggiore causa di deperimento vegetativo dei castagneti e di perdita di produzione di
castagne. Le sue infestazioni possono infatti determinare forti riduzioni di accrescimento, di
fruttificazione e, in casi estremi, la morte della pianta stessa (Cho e Lee, 1963). Molti studi sono
stati effettuati per individuare efficaci metodi di controllo del fitofago, ma in genere con scarsi
risultati. Non tutte le specie e, in esse, le varietà come risulta da studi svolti in Giappone i cui
risultati hanno evidenziato una diversa suscettibilità al fitofago. Infatti è stato dimostrato che quelle
tolleranti, oltre ad essere meno attrattive per le femmine ovideponenti, inducono anche una più alta
mortalità larvale del cinipide (Shimura, 1972). Sempre in Giappone numerosi test sono stati
effettuati per identificare individui di castagno tolleranti agli attacchi del Dryocosmus e sono state
selezionate 4 cultivar: Tsukuba, Tanzawa, Ibuki, e Ishizuchi che sono state successivamente
immesse sul mercato (Shimura, 1972).
Anche in Italia sono stati avviati i primi studi per individuare le cultivar di C. sativa meno
suscettibili ai danni del galligeno e dai primi risultati di queste indagini è emerso che, nonostante
tutte le 21 cultivar italiane prese in esame siano sensibili all’attacco del cinipide, esistono differenze
nella sintomatologia e nella attrazione esercitata nei confronti delle femmine ovideponenti (Botta et
al., 2005). Altri studi su cultivar di castagno toscane hanno messo in evidenza una minore livello di
attacco sulla cultivar Carpinese rispetto ad altre coltivate nella zona di Carrara (Tiberi et al., 2009).
Alla luce di questi risultati sembra opportuno condurre, a livello multidisciplinare, questa indagine
sulle preferenze varietali del Cinipide, individuando nelle aree castanicole di maggiore importanza
del comprensorio geografico della Val d’Orsigna (Montagna Pistoiese), gli individui meno sensibili
agli attacchi del galligeno; in questi ambienti sono presenti le cultivar da frutto più pregiate, quali
Pastinese, Carrarese (= Carpinese) e Ceppe.
3.1 Bibliografia
Brussino G., Bosio G., Baudino M., Giordano R., Ramello F., Melika G., 2002. A dangerous
exotic insect threatening European chestnut. Informatore Agrario, 58 (37): 59-61.
Cho D.Y., Lee S.O., 1963. Ecological studies on the chestnut gall wasp, Dryocosmus
kuriphilus Yasumatsu, and observations of the damage caused to the tree by this
insect. Korean Journal of Plant Protection, 2: 47–54.
EPPO, 2007. Dryocosmus kuriphilus found in the south of France (Alpes Maritimes). EPPO
Reporting Service - Pests & Diseases, 5 (086): 2. [online] URL: http://archives.eppo.org/
Graziosi I., Santi F., 2008. Chestnut gall wasp (Dryocosmus kuriphilus): spreading in Italy
and new records in Bologna province. Bulletin of Insectology 61 (2): 343-348.
Seljak G., 2006. Chestnut gall wasp - Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu. Report -
Phytosanitary Administration of the Republic of Slovenia. [online] URL: http://www.furs.si/
Shimura I., 1972. Studies on the breeding of chestnut, Castanea spp. II. Parasitic variation in the chestnut gall wasp, Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu. Bulletin of the Horticultural Research Station A11: 1-13.
4. Descrizione del progetto da realizzare
Il castagno riveste un ruolo fondamentale su tutto il territorio montano e pedemontano nazionale sia
come elemento del paesaggio forestale, sia come specie da frutto. La castanicoltura da frutto è stata
oggetto di un notevole rilancio negli ultimi venti anni con la conseguente ricerca di cultivar dotate
di caratteristiche di pregio, riguardo i frutti, e di svariate utilizzazione degli assortimenti legnosi:
paleria, edilizia e anche buone performance nell’industria del mobilio. Tutto questo ha portato ad un
incremento della richiesta di piante e ad un maggiore interesse da parte dei vivaisti nella diffusione
di questa coltura.
Recentemente, l’introduzione in Italia di materiale di propagazione di castagno proveniente
dall’Asia orientale ha causato la comparsa e la successiva diffusione su tutto il territorio nazionale
del Cinipide galligeno. Il castagno europeo ha mostrato fin dall’inizio sensibilità all’insetto
sopportando livelli di infestazione anche molto alti. Si è osservata, tuttavia, una certa variabilità
nell’intensità degli attacchi a seconda della cultivar.
Questa ricerca, a carattere multidisciplinare, prevede la partecipazione di tre gruppi di lavoro
(UU.OO.) con specifiche competenze nel campo della difesa fitosanitaria e delle analisi molecolari
(U.O.1; referenti Prof. Riziero Tiberi e Dr.ssa Stefania Tegli), dell'arboricoltura (U.O.2; referente
Dr. Edgardo Giordani) e della genetica agraria (U.O.3; referente Prof. Alessandro Camussi).
4.1 Indagini fitosanitarie (U.O.1): l’individuazione delle piante di castagno che manifestano
risposte di tolleranza nei confronti del Cinipide sarà svolta mediante sopralluoghi in campo
osservazioni in laboratorio su campioni di organi vegetali (getti, foglie e infiorescenze) prelevati in
natura.
Nel primo anno dello studio sono previsti, tra la primavera e l’autunno, sopralluoghi nell'area
prescelta per lo studio, allo scopo di individuare esemplari di castagno con un grado di infestazione
palesemente inferiore rispetto ad altri presenti nella stessa area. In particolare è previsto un
sopralluogo preliminare, in collaborazione con i ricercatori della U.O.2, per verificare la
distribuzione delle piante sul territorio, la loro età e il loro stato vegetativo, le caratteristiche
stazionali dove vegetano e, quindi, individuare un'area omogenea per caratteristiche fisiche e
biotiche, rappresentativa della realtà castanicola della Val d'Orsigna. In questa area verranno
individuati e georeferenziati 24 esemplari di castagno appartenenti a cultivar diverse (almeno 3 tra
le più diffuse nel comprensorio): per ogni cultivar saranno considerati 8 individui, di cui 4 più
attaccati e 4 meno attaccati. Su queste piante verranno effettuati rilievi di carattere botanico-
agronomico e, al tempo stesso, fitosanitario.
Dagli esemplari di ciascuna delle tre cultivar verranno prelevati 8 rami ad altezze diverse della
chioma che verranno poi esaminati più nel dettaglio in laboratorio per verificare l'entità dell'attacco
del galligeno considerando i seguenti parametri: a) presenza di uova nelle gemme dei primi tre getti
dell’anno a partire dall’apice del ramo stesso; questa scelta è legata alla preferenza delle femmine
del Cinipide ad ovideporre sulle gemme apicali dei rametti (Panzavolta et al., 2012); b) conteggio,
per ciascuno dei tre rametti, delle galle presenti; c) rilievo del numero di celle di ogni galla e il loro
contenuto. Sulle stesse piante il campionamento verrà effettuato anche il secondo anno dello studio
con le stesse modalità. Da tutte le piante oggetto della prova verranno prelevati campioni di vari
organi vegetali da destinare alle analisi morfologiche (U.O.2) e per la caratterizzazione genetica e
molecolare di ciascuna pianta (U.O.3 e U.O.1).
I dati acquisiti nel corso dei suddetti rilievi di campo e di laboratorio saranno analizzati dal punto di
vista statistico attraverso la medesima analisi indicata dai ricercatori della U.O.2.
4.2 Indagini morfologiche (U.O.2): tutte le piante individuate per lo studio, facendo riferimento
all'entità dell'infestazione su esse riscontrata, oltre ad essere georeferenziate, verranno
opportunamente contrassegnate, documentate fotograficamente e quindi sottoposte ad una prima
caratterizzazione semplificata.
Per ciascuna pianta sarà realizzata una scheda nella quale verrà riportata una foto della pianta intera,
corredata con i particolari del tronco, foglie, fiori e frutti. La caratterizzazione semplificata terrà in
considerazioni i principali caratteri dell’albero, ossia vigoria, habitus, dimensioni (altezza e
larghezza). Saranno inoltre predisposte delle schede agro-bio-pomologiche che terranno conto dei
più accreditati caratteri descrittivi del castagno (Bellini et al., 2007). Tali schede saranno impiegate
per una successiva caratterizzazione morfologica dettagliata delle 24 piante che saranno risultate
interessanti per la loro maggiore o minore suscettibilità nei confronti dell'insetto galligeno. Tale
materiale sarà anche impiegato dai genetisti per la caratterizzazione genetica e molecolare (U.O.3).
Le variabili biometriche in esame sono riportate in tabella 1. I rilievi da valutare soggettivamente,
anche mediante scala di punteggio arbitrario, sono riportati in tabella 2. Saranno rilevate le date di
germogliamento, di fioritura e di maturazione dei frutti.
In totale saranno rilevati e studiati 39 caratteri biometrici (11 sull’infiorescenza, 11 sulla foglia, e 17
sul frutto) e 69 caratteri qualitativi (8 sulla pianta, 15 sull’infiorescenza, 11 sulla foglia, 7 sul riccio
e 28 sul frutto).
Tab. 1 – Principali descrittori biometrici
Infiorescenze maschili (amenti): numero di amenti per germoglio; numero dei glomeruli,
lunghezza e larghezza; numero di fiori femminili per amento
Fiori femminili: numero e lunghezza degli stili; altezza e larghezza
Foglie: lunghezza (incluso il picciolo) e larghezza della lamina fogliare; colore (L, a, b) della
pagina superiore e inferiore; lunghezza e spessore del picciolo
Ricci: numero di valve durante la deiscenza, numero di frutti per riccio
Frutti (acheni): peso, larghezza, altezza; spessore e lunghezza della torcia; altezza e larghezza
della cicatrice ilare; volume; colore (L, a, b) del pericarpo, dell’episperma e della polpa; frequenza
dei frutti poliembrionici; persistenza degli stili
Tab. 2 – Principali caratteri qualitativi
Albero: vigoria, habitus, dimensioni (altezza e larghezza); scalarità di maturazione; entità e
costanza nella produzione di frutti, epoca di maturazione
Infiorescenze maschili (amenti): epoca di inizio fioritura, entità e durata della fioritura;
appariscenza e sviluppo; produzione di polline.
Fiori femminili: epoca di inizio fioritura; colore, disposizione, posizione e superficie del fiore
Foglie: forma, simmetria della foglia e del picciolo; forma dell’apice e forma della base del
lembo; incisione del margine; profondità dei seni; presenza del filamento
Ricci: grandezza, forma, rigidità, densità degli aculei
Frutti: dimensione e lunghezza della torcia e densità di peli su questa; forma del frutto; colore
dell’ilo e il suo contrasto con il pericarpo; estensione ed evidenza del raggio stellare; forma,
contorno e pelosità della cicatrice ilare; colore, lucidità, sfumature e assolcature del pericarpo;
evidenza e densità delle striature del pericarpo; colore della torcia; colore, striature, lucentezza
dell’episperma e la sua penetrazione nella polpa; pelabilità; colore della polpa; sapore
Su ciascuna pianta il campionamento interesserà 5 infiorescenze (amenti) nel periodo della piena
fioritura da diverse posizione della pianta; 5 foglie pienamente espanse dal terzo mediano dei rami,
picciolate e da diverse posizioni della pianta; 3 infruttescenze (ricci) in fase deiscente; 10 frutti
(acheni) alla maturazione. Per le misurazioni ponderali verrà impiegata una bilancia di precisione;
per le misurazioni delle dimensioni si farà ricorso al calibro (modello “a corsoio”), mentre per il
rilevamento delle coordinate cromatiche (L, a, b) a un Colorimetro Minolta Chroma Meter CR-200.
I dati biometrici e qualitativi rilevati saranno tabulati in apposite schede Excel® e analizzati
statisticamente con programmi adibiti, quali SPSS®. Ciascuna serie di dati biometrici sarà
sottoposta ad Analisi della Varianza (ANOVA); il Test di Duncan (P<0,01) verrà utilizzato per la
distinzione delle medie di ciascuna replica. Sarà riportato il valore medio e la deviazione standard di
ciascun carattere biometrico di ogni genotipo. Il test del Chi2 verrà impiegato per i caratteri
qualitativi. La matrice delle Distanze Euclidee (matrice di dissimilitudine) e il relativo
dendrogramma (metodo Hierarchical Cluster Analysis - HCA) serviranno per la discretizzazione
delle accessioni. I rapporti di similitudine tra le repliche (similitudine intra- e inter-cultivar) saranno
analizzati valutando, caso per caso come, le Distanze Euclidee. All’occorrenza i raggruppamenti tra
genotipi saranno valutati anche tramite l’Analisi delle Componenti Principali (ACP). La serie
completa dei dati qualitativi servirà come ulteriore fattore discriminante fra le piante scelte.
Dopo aver individuato i genotipi affini (presumibilmente identici) tra le piante oggetto dello studio,
si cercherà di ricondurle a varietà note confrontando le foto, le citazioni bibliografiche e le
osservazioni qualitative (Bellini et al., 2005; Bellini et al., 2006; Bellini et al., 2009; Breviglieri,
1958). I risultati così ottenuti, nonché in particolar modo, le matrici delle distante morfologiche
verranno associati agli esiti del fingerprinting genetico. Ciò consentirà di corroborare ipotesi
relative alla identificazione degli esemplari studiati
4.3 Analisi genetiche (U.O.3): le indagini sulla diversità genetica esistente nelle popolazioni
europee ed italiane di castagno sono state recentemente condotte utilizzando marcatori molecolari
che si sono rivelati un utile strumento per la caratterizzazione e la quantificazione della diversità
genetica, elementi importanti per la conservazione e lo sfruttamento delle risorse genetiche forestali.
Attualmente è possibile esaminare mediante sistemi di sequenziamento automatico, che sono oggi
diventati sempre più accessibili, nell’ambito delle specie di interesse quelle parti del genoma che
maggiormente differiscono tra gli individui. Ciò consente considerevoli progressi nell’applicazione
dei marcatori molecolari al “genetic fingerprinting” per analizzare la diversità genetica e le relazioni
tra piante, varietà e cultivar. In particolare, la diversità genetica tra le cultivar di castagno, oggetto
della proposta, verrà valutata mediante gli SSR, noti anche come micro satelliti, che sono marcatori
genetici codominanti altamente polimorfici e quindi particolarmente adatti allo studio in oggetto.
Questi marcatori sono disponibili dalla letteratura in quanto sono già stati sviluppati in studi
precedenti, prima nella quercia e quindi in castagno ed efficacemente utilizzati per caratterizzare la
diversità genetica in questa specie. In Italia si trova un vasto patrimonio castanicolo che è
estremamente diversificato sia per le caratteristiche qualitative delle produzioni, che per gli aspetti
morfo-fenologici delle piante, è quindi possibile mettere in evidenza le eventuali differenze
genetiche intervarietali e intravarietali.
Il programma di attività del U.O.3 prevede una prima fase per la messa a punto di protocolli
adeguati per l’analisi della specie oggetto del programma. Il materiale da analizzare, 24 piante di
castagno di cui 12 tolleranti e 12 suscettibili individuate dalle UU.OO. 1 e 2, sarà congelato in azoto
liquido e mantenuto a -80°C al fine di garantire un’adeguata conservazione a lungo termine.
Il DNA da utilizzare per il fingerprinting genetico sarà estratto dai campioni tramite kit commerciali
ampiamente ed efficacemente utilizzati a questo scopo nelle specie legnose. Mediante la tecnica di
PCR ed utilizzando i primers noti dalla letteratura, saranno amplificate le regioni microsatellite da
analizzare per l’esistenza di polimorfismi. Saranno presi in considerazione 15 coppie di primer, per
ciascuna di esse saranno individuate le condizioni ottimali per l’amplificazione, temperatura e
numero di cicli. Stabilite tali condizioni sarà effettuata una analisi preliminare al fine di individuare
il livello di informazione sul polimorfismo per ciascun marcatore considerato. Questa indagine
preliminare consentirà di selezionare i marcatori SSR più polimorfi da utilizzare nelle analisi
successive. Gli amplificati saranno esaminati mediante sequenziamento ed i dati ottenuti sottoforma
di elettroferogrammi saranno analizzati utilizzando specifici software statistici open source che
descrivono il profilo dei marcatori evidenziando l’eventuale esistenza di alleli diversi tra i campioni
analizzati.
4.4. Analisi molecolari (U.O.1): è ormai chiaro che gli insetti galligeni sono in grado di manipolare
le difese e, soprattutto, il metabolismo dell’ospite vegetale, al fine di causare la formazione di una
galla che possa agire quale “sink” per i nutrienti (Izzo et al., 2006; Tooker et al., 2008). Gli insetti
galligeni produrrebbero ed esporterebbero attraverso la saliva dei segnali molecolari che nella
pianta inducono la formazione della galla, ma la natura chimica e la modalità d’azione di questi
composti bioattivi, nonchè le vie biosintetiche vegetali che ne sarebbero il bersaglio, rimangono
tuttora sconosciute o poco chiare. Tra i segnali che più comunemente sono stati proposti come
possibili candidati a supporto dell’azione galligena vi sono ovviamente fattori di crescita, quali
l’acido indol-acetico (IAA) insieme ad altre auxine, la zeatina e le citochinine, probabilmente agenti
in sinergia. Inoltre è stato dimostrato che esistono anche altri segnali, specifici dei diversi sistemi
patogenetici (Stone & Schönrogge, 2003). Viceversa sembra ormai accertata la capacità degli insetti
galligeni di reprimere il picco di acido jasmonico (JA) che si manifesta a seguito dell’attacco.
Questa capacità consentirebbe loro non solo di ridurre le difese della pianta e la produzione di
composti volatili indotti da JA, che attrarrebbero altri insetti, ma soprattutto di stimolare e
sostenere i fenomeni iperplastici ed ipertrofici necessari per la formazione della galla, essendo JA
un noto inibitore di auxine e citochinine. In tale quadro nel presente progetto si propone di
analizzare se eventuali differenze varietali nella risposta delle diverse cultivar di castagno al
Cinipide possano essere messe in relazione con la capacità differenziali e cultivar-specifiche di
sintesi e mobilitazione degli ormoni IAA e JA.
Inoltre, è stata sperimentalmente accertata la presenza in D. kuriphilus di un endosimbionte
batterico appartenente al genere Wolbachia, responsabile di alcune alterazioni osservate a carico dei
meccanismi riproduttivi dell’ospite, con specifiche conseguenze negative sulla partenogenesi.
Nel presente Progetto saranno condotti studi per verificare se la presenza di Wolbachia spp. possa
essere associata ad una diversa aggressività dell’insetto o comunque possa influenzare anche il suo
rapporto con l’ospite.
4.5 Divulgazione Scientifica (tutte le UU. OO.)
I principali obiettivi del piano di divulgazione consistono nel:
Ͳ garantire visibilità al progetto e al programma all’interno del distretto pistoiese;
Ͳ comunicare ad un vasto pubblico gli obiettivi, le attività e i risultati intermedi e finali del
progetto,
Ͳ definire nel dettaglio strategie, attività di comunicazione interna ed esterna, prodotti, risultati
attesi, tempistiche e target di riferimento delle attività di comunicazione
Per garantire la diffusione delle informazioni circa lo stato d’avanzamento dei lavori e le attività
svolte è prevista: la pubblicazione di articoli; partecipazione ad eventi congressuali; organizzazione
di una giornata tecnica a scopo divulgativo, nella fase iniziale e nelle fasi successive del progetto, in
modo da offrire un’opportunità di incontro, scambio e networking tra i diversi soggetti coinvolti nel
progetto e il territorio.
4.6 Bibliografia
Bellini E., Giordani E., Ferri A., Turchi R., Lelli L., 2005. Caratterizzazione morfologica di
genotipi di castagno dell’Amiata. Italus Hortus (5): 12.
Bellini E., Giordani E., Marinelli C., Sanvitale F., Del Campana M., Perucca B., Gianni G.,
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gall characteristics, egg distribution and chestnut cultivar susceptibility. Agricultural and
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Tooker J.F., Rohr J.R., Abrahamson W.G., De Moraes C.M., 2008. Gall insects can avoid
and alter indirect plant defenses. New Phytologist, 178: 657–671.
5. Obiettivi perseguiti
- Individuazione del castagneto multivarietale dove svolgere le indagini; localizzazione e relativa
georefenziazione delle piante scelte per i campionamenti; individuazione delle piante infestate a
vari livelli di intensità o con attacchi di contenuta entità se non indenni. L'intensità dell'infestazione
sarà valutata sulla base delle galle presenti sui getti o foglie di rametti lunghi 50 cm raccolti a
random sulla chioma.
- Mappatura geografica con documentazione fotografica e descrizione dei singoli alberi compresi
nell'ambito delle 24 piante individuate per lo studio; caratterizzazione morfologica dettagliata delle
12 piante meno suscettibili all'insetto galligeno e delle 12 più infestate; realizzazione di una scheda
descrittiva con relazione alle possibili cultivar di afferenza. Criterio di verifica mediante appositi
indicatori: documentazione geografica e fotografica, rilevazione e censimento per 24 piante e di 69
descrittori per le 12 piante meno suscettibili al galligeno.
- Obiettivo della ricerca è genotipizzare le piante individuate come sensibili o tolleranti all’attacco
dell’insetto nell’ambito delle cultivar di castagno in esame allo scopo di individuare marcatori
funzionali associati alla tolleranza all’attacco del parassita. Questo consentirà di fornire indicazioni
relative alle prospettive di lotta attraverso l’utilizzo di materiale genetico tollerante o dotato di bassa
sensibilità (bassi livelli di infestazione) all’insetto.
- Valutazione della produzione di IAA e JA in diverse varietà di Castagno con suscettibilità
differenziale al cinipide D. kuriphilus; valutazione delle alterazioni indotte da l’attacco di D.
kuriphilus sulla produzione e sulla traslocazione di IAA e JA nelle suddette varietà di Castagno;
analisi del coinvolgimento di IAA e JA nello sviluppo delle galle di D. kuriphilus su Castagno;
analisi dell’associazione Wolbachia spp - D. kuriphilus e conseguenze sulle capacità di attacco e di
diffusione del Cinipide del castagno. I risultati ottenuti, oltre alla loro importanza scientifica
intrinseca, saranno utilizzati per l’allestimento di metodi di lotta innovativi ed a basso impatto
ambientale contro D. kuriphilus.
5.1 Tabella temporale delle attività delle singole U.O. coinvolte
MESI Unità operative
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
U.O. 1 Indagini
fitosanitaria X X X X X X X X X X X X X X X X
U.O. 2 Indagini
morfologiche X X X X X X X X X X X X X X X
U.O. 3 Indagini genetiche
X X X X X X X X X X X X X X X
U.O. 1 Indagini
molecolari X X X X X X X X X X X X X X X
6. Durata del progetto: 2 anni (1 Febbraio 2014 – 31 Gennaio 2016)
7. Destinatari del progetto/iniziativa e numero degli utenti che si intende servire: l’analisi
complessiva della filiera castanicola in queste zone, come nel resto del Paese, evidenzia una
situazione di non completo sfruttamento delle potenzialità di questo sistema produttivo in termini di
creazione e distribuzione di valore. Oltre al ben noto aumento di interesse per i prodotti tipici, le
caratteristiche organolettiche e nutrizionali delle castagne offrono una serie di opportunità di
valorizzazione commerciale che unitamente ad una ragionata e dinamica politica agricola
riguardante il settore possono contribuire fortemente al rilancio della castanicoltura.
Questa, infatti, nel territorio pistoiese presenta un quadro nel quale vi sono aree suscettibili di
rivitalizzazione o di sviluppo economico non trascurabile. In questo contesto gioca sicuramente un
ruolo essenziale il riconosciuto elevato livello qualitativo e il valore aggiunto delle produzioni che
risultano per questo competitive. La ripresa delle esportazioni insieme ad una politica di
miglioramento della qualità del prodotto e della struttura commerciale potrebbe rappresentare uno
strumento di rilancio del settore attraverso l’acquisizione di nuove quote di mercato. I principali
destinatari del progetto sono coloro che operano nel settore della castanicoltura e indirettamente
l’intero territorio della Montagna Pistoiese per il ruolo multifunzionale che i castagneti assolvono
nell’ecosistema agroforestale, nel mantenimento e nella salvaguardia dell’ambiente e della
peculiarità del territorio, nella vivibilità e nell’economia degli ambienti montani.
Il progetto ha, quindi, tra i principali destinatari coloro che operano nel mondo della castanicoltura e
indirettamente l’intero territorio di produzione per la riconosciuta importanza delle innumerevoli
funzioni che i castagneti assolvono nell’ecosistema agroforestale, nel mantenimento e nella
salvaguardia dell’ambiente e del territorio e nella filiera alimentare. La realizzazione dell’obiettivo
del progetto ha in sé caratteristiche che contribuiscono al potenziamento ed alla modernizzazione
della protezione delle produzioni castanicole, rafforzando lo sviluppo territoriale di questa
importante filiera.
7.1 Caratteristiche organolettiche delle castagne: nel mercato della castagna si assiste ad una
evoluzione e diversificazione della domanda verso prodotti nuovi centrati verso aspetti qualitativi
come: a) prodotti privi di glutine destinati ai celiaci e ad altri soggetti affetti da altre intolleranze
alimentari; b) prodotti ipocalorici; c) prodotti con caratteristiche di naturalità ad elevato tenore
vitaminico; d) cosmetici con caratteristiche di naturalità; e) farmaci naturali; f) prodotti
provenienti da processi agricoli sostenibili. Tutto questo apre prospettive di mercato delle quali la
filiera castanicola toscana, caratterizzata da prodotti di qualità, potrà approfittare.
Nella filiera del castagno si è in presenza di una situazione nella quale i benefici sociali sono molto
diversificati e certamente ampi in cui una castanicoltura attiva può determinare numerosi vantaggi
diretti ed indiretti. Senza dubbio lo sviluppo della castanicoltura porta ad una maggior
occupazione e quindi ad una maggiore distribuzione di reddito in aree a costante rischio di
marginalizzazione. Non sono tuttavia da trascurare i vantaggi che si determinano in modo
indiretto: per il territorio in senso fisico in termini paesaggistici e quindi di attrazione turistica e di
presidio idrogeologico; per il tessuto economico grazie all’attivazione di altre produzioni minori
(miele, funghi, carbone) e di attività indotte nell’ambito dei servizi reali alle imprese, soprattutto
quando a valle della produzione agricola si sviluppa anche l’attività di trasformazione, con effetti
positivi sul reddito distribuito e sull’occupazione.
8. Enti e istituzioni coinvolte:
Università degli Studi di Firenze – Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agroalimentari e
dell'Ambiente (DiSPAA): Sezione di Patologia Vegetale ed Entomologia (U.O.1); Sezione di
Colture Arboree (U.O.2); Sezione di Genetica Agraria (U.O.3)
8.1. Sezione di Patologia Vegetale ed Entomologia: il macrosettore Patologia vegetale ed
Entomologia è composto da personale docente e tecnico attivo nell’insegnamento di materie
afferenti all’entomologia e alla patologia agraria e forestale, che si avvale della partecipazione di
borsisti, dottorandi, assegnisti di ricerca. L’unità è attiva nell’ambito della sezione di difesa
(entomologia-patologia) del DiSPAA - Università di Firenze - e dispone di laboratori nella sede
delle Cascine e presso l’azienda della Facoltà di Montepaldi, e di un moderno laboratorio di
biotecnologie presso il Polo Universitario Tecnologico di Sesto Fiorentino e nell’ambito della
diagnostica molecolare presso il Dipartimento di Fisiopatologia Clinica.
Il gruppo di ricerca in entomologia e patologia forestale e agraria attivo presso il Dipartimento di
Scienze delle Produzioni Agroalimentari e dell’Ambiente dell’Università di Firenze ha una lunga
tradizione nello studio dei problemi fitosanitari delle foreste. In particolare gli insetti defogliatori e i
funghi patogeni di pini e querce rappresentano un settore di studio attivo già a partire dall’inizio del
‘900, contribuendo alla formazione di un’ampia esperienza che consente di affrontare su solide basi
i moderni approcci nella soluzione dei problemi attualmente causati da questi organismi. In questo
arco di tempo sono stati prodotti numerosi contributi a livello nazionale e internazionale, che negli
ultimi decenni sono rivolti soprattutto all’individuazione di moderne strategie di controllo basato
sull’uso ragionato delle più recenti acquisizioni nel settore delle biotecnologie applicate. Oltre a una
serie di pubblicazioni su riviste qualificate, sono stati organizzati numerosi convegni allo scopo di
diffondere e discutere i risultati delle ricerche. Per il raggiungimento degli obiettivi sono stabiliti
proficui contatti con varie istituzioni italiane e straniere, di tipo sia scientifico sia gestionale. E’
stata stabilita una collaborazione con L’Unità di Biochimica Clinica presso il Dip. di Fisiopatologia
Clinica dell’Università di Firenze che ha elevata esperienza nello sviluppo di metodi di misura degli
acidi nucleici; presso questo Dipartimento negli ultimi anni sono stati sono stati messi a punto
numerosi metodi in real-time PCR per l’individuazione e la quantizzazione di sequenze specifiche
di DNA. Questa tecnica ha dimostrato di possedere elevata riproducibilità e sensibilità ed ha trovato
largo impiego nell’ambito della diagnostica molecolare in campo microbiologico. Tramite
pubblicazioni su riviste specializzate e tramite l’organizzazione di convegni, il gruppo divulga i
propri risultati ed affronta problematiche per il miglioramento delle prestazioni e l’ampliamento
delle applicazioni di tale tecnica.
L’attività della U.O.1 nell’ambito di questo progetto riguarda la valutazione della suscettibilità al
cinipide galligeno di cultivar indigene di castagno e la loro caratterizzazione molecolare. Gli
afferenti alla citata U.O. nel recente passato hanno già svolto indagini che hanno riguardato lo
studio delle caratteristiche delle galle, la distribuzione delle uova sulle gemme di rametti di
castagno di un anno ed, inoltre, è stata condotta un prima verifica sulla sensibilità varietale di 3
cultivar indigene della Toscana (Panzavolta et al., 2012).
8.1.1 Pubblicazioni inerenti la proposta progettuale
Innocenti M., Tiberi R., 2002. Cone and seed pests of Pinus pinea L. in Central Italy. Redia
85: 21 28.
Panzavolta T., Bracalini M., Croci F., Campani C., Bartoletti T., Miniati G., Benedettelli S.,
Tiberi R., 2012. Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu in Tuscany: preliminary observation of
gall characteristics, egg distribution and chestnut cultivar susceptibility. Agriculture And
Forest Entomology, 14: 139-145.
Bracalini M., Panzavolta T., Tiberi R., Croci F., 2012. Parassitoidi indigeni del Cinipide del
Castagno in Toscana. Atti del Convegno “Stato dell’arte nella Difesa dalle Avversità del
Castagno (Castanea sativa Mill.), Marradi (FI), 9 settembre 2011: 72-75.
Tiberi R., Bracalini M., Croci F., Panzavolta T., 2012. Indagini bioecologiche sul Cinipide del
Castagno in Toscana. Atti del Convegno “Stato dell’arte nella Difesa dalle Avversità del
Castagno (Castanea sativa Mill.), Marradi (FI), 9 settembre 2011: 67-71.
Bracalini M., Benedettelli S., Croci F.,Terreni P., Tiberi R., Panzavolta T., 2013. Cone and
seed pests of Pinus pinea: assessment and characterization of damage. Journal of Economic
Entomology, 106 (1): 229-234.
8.2 Sezione di Colture Arboree: L’attività della Sezione di Colture arboree del Dipartimento di
Scienze delle Produzioni Agroalimentari e dell’Ambiente (DiSPAA) - Università degli Studi di
Firenze è rivolta prevalentemente alle specie arboree per la produzione alimentare, per
l’abbellimento e la gestione dell’ambiente, nonché per recupero di aree degradate sotto il profilo
ambientale e dell’inquinamento.
Il DiSPAA da sempre si occupa di ricerche di carattere agronomico e pomologico delle piante
arboree da frutto quali melo, pero, pesco, susino, castagno e kaki solo per citarne qualcuno; in
questo contesto non sono mancati altresì lavori su fruttiferi minori e su piccoli frutti della montagna
come fragola, lampone, mirtillo e rovo.
Relativamente al castagno, negli ultimi anni sono da ricordare i progetti intrapresi in collaborazione
con ARSIA (ora Regione Toscana), quali "Caratterizzazione morfologica di genotipi di castagno
dell'Amiata" (2004-05), "Farina di Neccio della Garfagnana D.O.P.: valorizzazione attraverso il
recupero e la salvaguardia del germoplasma del castagno locale, lo studio per la tracciabilità di
filiera e la caratterizzazione qualitativa del prodotto finito" (2005-06), "Farina di Neccio della
Garfagnana D.O.P.: la tracciabilità di filiera tramite la caratterizzazione genetica e studio sugli
ambienti di caratterizzazione e siti di conservazione del germoplasma locale" (2006-07) e il
progetto di “Studio ambientale conoscitivo sul patrimonio castanicolo per la caratterizzazione e la
conservazione del germoplasma del castagno delle colline metallifere” (2008-09).
Altri progetti sono stati sviluppati con l’Azienda Metropoli - Azienda Speciale della CCIAA di
Firenze ("Valorizzazione del Marrone del Mugello IGP: indagine storico bibliografica e valutazione
chimico sensoriale" nel 2004-07), con il Dipartimento di Gestione dei Sistemi Agrari, Alimentari e
Forestali (GESAAF) ( “Caratterizzazione di accessioni di Marroni di pregio diffusi in Toscana” nel
periodo 2008-09) e con la Comunità Montana del Mugello (“Sviluppo castanicoltura del Mugello”
negli anni 2008-10).
Il gruppo di ricerca che opererà sul progetto e che viene coordinato dal Dott. Edgardo Giordani è
composto da personale specializzato nelle discipline inerenti le ricerche proposte e dotato di
notevole esperienza sulle tecniche di valutazione e identificazione varietale del castagno. Il
DiSPAA dispone di automezzi propri, di idonei locali per lo stoccaggio del materiale vegetale
raccolto e di laboratori attrezzati per condurre le ricerche indicate. Il Dott. Edgardo Giordani è
ricercatore presso il DISPAA dal 1994 dove si occupa di risorse genetiche frutticole, miglioramento
genetico e produzione delle specie da frutto a clima temperato. Ha sempre prestato particolare
attenzione alle cosiddette "specie frutticole minori", tra cui il castagno a livello locale, nazionale
(vedi progetti indicati in precedenza) ed europeo (EC "Conservation of minor fruit tree species in
Europe" - 1996-99). Egli partecipa a diversi progetti di ricerca, tra cui:
2013/2015 PRODATE - Piccoli frutti di qualità: ampliamento dell'offerta, ottimizzazione della
produzione e commercializzazione con raccolta “fai da te”. GAL Garfagnana - Misura 124.
Responsabile scientifico.
2010/2014 Perennial Horticulture Development Project - Afghanistan. Fase II. Europaid – EC.
Responsabile scientifico.
2010/2014 PROFRAB - “Produzione sostenibile di fragoline di bosco (Fragaria vesca L.) in
zone pedemontane mediante, sistemi colturali e di gestione post-raccolta innovativi: qualità dei
frutti, analisi dei costi e bilancio energetico”. MIPAF-OIGA. Coordinatore.
8.2.1 Pubblicazioni inerenti la proposta progettuale
Bellini E, Giordani E., Morelli D., Ferri A., 2006. Distinzione morfologica di accessioni di
castagno per il recupero e la salvaguardia del germoplasma nell’area di produzione della
Farina di Neccio della Garfagnana D.O.P. In: Tre anni di studio sulla caratterizzazione della
Farina di Neccio della Garfagnana. A cura di: ARSIA et al.: 35-66.
Bellini E., Giordani E., Ferri A., Turchi R., Lelli L., 2005. Caratterizzazione morfologica di
genotipi di castagno dell’Amiata. Italus Hortus (5), 12.
Bellini E., Giordani E., Giannelli G., Picardi E., 2007. Castagno europeo. In: Le Specie
legnose da Frutto. Liste dei Caratteri descrittivi. A cura di Arsia, Firenze
Bellini E., Giordani E., Morelli D., Ferri A., 2009. Individuazione e caratterizzazione delle
varietà locali di castagno della Garfagnana: aspetti morfologici. In: I Castagni della
Garfagnana. Studi per la tracciabilità di filiera e la caratterizzazione qualitativa della Farina di
Neccio della Garfagnana DOP. A cura di Rita Turchi, ARSIA – Regione Toscana, Collana il
germoplasma toscano (12): 49 – 70.
Bellini E., Giordani E., Morelli D., Ferri A., Paradisi G., Fattorini M., Autino A., Cresti M.,
2009. Le varietà di castagno della Garfagnana nel Repertorio regionale toscano (L.R. 64/04).
In: I Castagni della Garfagnana. Studi per la tracciabilità di filiera e la caratterizzazione
qualitativa della Farina di Neccio della Garfagnana DOP. A cura di Rita Turchi, ARSIA –
RegioneToscana, Collana il germoplasma toscano (12): 89 – 145.
8.3 Sezione di Genetica Agraria: la Sezione articola la sua attività di ricerca sia nell’ambito della
biologia molecolare con particolare attenzione allo sviluppo e l’utilizzo di marcatori molecolari per
l’analisi dei genomi delle specie arboree, che della biologia computazionale per lo sviluppo e
l'applicazione di algoritmi genetici per la selezione delle informazioni rilevanti da ampi set di dati
molecolari.
L’attività scientifica è caratterizzata dall’applicazione e sviluppo di metodi statistici innovativi nelle
scienze biologiche e agrarie con particolare riguardo al settore della Genetica quantitativa e dei
caratteri complessi. Si occupa di analisi dell’informazione molecolare e di analisi dei relativi
polimorfismi, proponendo metodi numerici non tradizionali per l’individuazione delle componenti
informative in ampi data set molecolari e le relative applicazioni bioinformatiche.
Contemporaneamente lavora nella Genetica delle popolazioni naturali ed artificiali sia in specie
animali di interesse agrario che in specie di piante erbacee e forestali e delle relative applicazioni
nel miglioramento genetico e nella gestione delle risorse genetiche agrarie.
Recentemente è stato realizzato dal gruppo di ricerca un sistema di marcatori per il fingerprinting di
cloni di pioppo (Racchi et al., 2011) e l’analisi della diversità genetica in specie arboree con
particolare attenzione per la palma da dattero (Racchi et al., 2013).
8.3.1 Pubblicazioni inerenti la proposta progettuale
Racchi M.L., Turchi A., Caparrini S., Camussi A., 2011. SSCP intron marker system is a
convenient tool for clonal fingerprinting of poplar (Populus) cultivars of different species and
interspecific hybrids. Genetic Resources And Crop Evolution, 58: 507-518, ISSN:0925-9864.
Teani A., Antonietti M., Bartolini L., Burchi G., Camussi A., 2010. Comparison of
biometric and molecular techniques for the identification of new Limonium spp. hybrids.
Advances In Horticultural Science, 24: 233-242, ISSN:0394-6169.
Camussi A., Stefanini F. M., 2005. La classificazione di cloni di pioppo con metodi
Montecarlo: le foreste casuali. Forest@, 2: 217-224, ISSN:1824-0119.
8.4 Laboratorio di Patologia Vegetale Molecolare: ubicato presso il Polo Scientifico e
Tecnologico di Sesto F.no. (FI), al Laboratorio Patologia Vegetale Molecolare sono disponibili
strumenti di base per studi microbiologici e di biologia molecolare, oltre a strumentazioni
scientifiche avanzate, da utilizzare per lo svolgimento con successo delle attivita' proposte nel
presente Progetto, quali spettrofluoroluminometro Infinite M2000Pro Tecan, termociclizzatori
RealTime CFX96-HRMA e iCycler iQ5 BioRad, microarray in fase liquida BioPlex, Microscopio
Nikon a deconvoluzione, Ultracentrifuga Optima Beckman, etc).
8.4.1 Pubblicazioni inerenti la proposta progettuale
Gori A., Cerboneschi M., Tegli S., 2012. High-resolution melting analysis as a powerful tool
to discriminate and genotype Pseudomonas savastanoi pathovars and strains. PLoS ONE,
7(1): e30199. DOI: 10.1371/journal.pone.0030199.
Perez-Martinez I., Rodriguez-Moreno L., Lambertsen L., Matas I.M., Murillo J., Tegli S.,
Jimenez A.J., Ramos C., 2010. Fate of a Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi Type III
Secretion System Mutant in Olive Plants (Olea europaea L.). Applied and Environmental
Microbiology, 76 (11): 3611-3619. DOI: 10.1128/AEM.00133-10
Tegli S., Cerboneschi M., Marsili Libelli I., Santilli E., 2010. Development of a versatile tool
for the simultaneous differential detection of Pseudomonas savastanoi pathovars by End Point
and Real-Time PCR. BMC Microbiology 10: 156. DOI: 10.1186/1471-2180- 10-156.
Tegli S., Cerboneschi M., Corsi M., Bonnanni M., Bianchini R., 2013. Water recycle as a
must: Decolorization of textile wastewaters by plant- associated fungi. Journal of Basic
Microbiology, (in stampa)
Tegli S., Gori A., Cerboneschi M., Cipriani M.G. , Sisto A., 2011. Type three secretion
system in Pseudomonas savastanoi pathovars: Does timing matter? Genes 2: 957-979.
Alla realizzazione dell'attività previste nel progetto collaborano gli operatori dell'Associazione
Castanicoltori Val d’Orsigna che hanno dichiarato il loro interesse e la piena disponibilità a
partecipare, fornendo il libero accesso ai castagneti e alle attrezzature e collaborando alle operazioni
di prelievo di campioni in campo.
9. Territorio coinvolto: le attività in natura, compreso il prelievo di campioni di organi vegetali da
esaminare più nel dettaglio in laboratorio, verranno svolte in un’area castanicola nel complesso
della Val d’Orsigna; si tratta di una stretta vallata in cui il torrente Orsigna congiunge il Ponte di
Saltella (provenendo dall'abitato di Pracchia) con il torrente Reno. Il territorio in oggetto è dislocato
ad un’altitudine compresa tra i 600 e i 1000 metri s.l.m.
La popolazione della Val d’Orsigna è prevalentemente concentrata nell'omonimo paese, che il noto
giornalista/scrittore fiorentino Tiziano Terzani definì così: “Orsigna, 806 metri sul livello del mare,
dice il cartello all’inizio del paese. Firenze è a soli 75 chilometri di distanza, ma la strada che oggi
arriva quassù non va da nessun’altra parte e bisogna conoscere il segreto d’una curva sulla
vecchia, ottusa Porrettana per vedersi aprire, inaspettata, ogni volta come riscoperta, questa valle
ariosa in un semicerchio di monti i cui colori marcano il passar delle stagioni”. (Terzani T., 1998.
“In Asia”, Tea Edizioni).
La presenza e le attività umane nella Val d'Orsigna al momento fanno registrare un lento, ma
evidente, nuovo impulso dopo il repentino abbandono registratosi nel secondo dopoguerra. Questo
nuovo fervore di iniziative si deve ad una ritrovata spinta che si esprime attraverso le nuove
generazioni e la loro determinazione ad investire nel recupero degli edifici presenti sul territorio e
delle tradizioni tipiche della zona, come la raccolta delle castagne e la produzione della farina dalle
stesse, ottenuta mediante antiche tecniche di essiccamento e macinatura.
10. Modalità di valutazione dei risultati del progetto:
Ͳ Incontri settimanali con funzionari della Provincia di Pistoia e della Regione Toscana per
validare la fattibilità delle proposte operative emerse dallo studio;
Ͳ Riunioni divulgative a beneficio dei castanicoltori e di chi fosse interessato alla
problematica del “Cinipide” per verificare l’interesse degli operatori castanicoli ad adottare
le indicazioni gestionali dei castagneti nel comprensorio pistoiese;
Ͳ Programmazione di verifiche tecniche dirette alle valutazioni economiche delle strategie
operative definite nel progetto;
Ͳ Divulgazione scientifica su riviste regionali e internazionali dei risultati ottenuti alla fine del
progetto;
Ͳ Redazione di una proposta brevettabile sulle modalità di impiego delle cultivar di Castanea
sativa risultate tolleranti agli attacchi del “Cinipide”.
11. Curriculum vitae e pubblicazioni del Responsabile Scientifico:
CURRICULUM VITAE della Dott.ssa Tiziana Panzavolta
Nata a Firenze il 30/11/1969 si è laureata nel 1998 in Scienze Forestali presso l'Università degli
Studi di Firenze discutendo una tesi dal titolo "Valutazioni sull'efficacia di Bacillus thuringiensis e
Diflubenzuron nei confronti delle larve di Processionaria del pino".
Nel 2002 ha conseguito il titolo di Dottore di ricerca in Entomologia agraria discutendo una tesi dal
titolo “Influenza delle sostanze terpeniche presenti negli aghi di pino sul comportamento di
Baryscapus servadeii e Ooencyrtus pityocampae nella fase di ricerca della vittima”. Sempre nel
2002 le è stato attribuito dal Dipartimento di Biotecnologie agrarie un assegno di ricerca annuale,
rinnovato per un ulteriore anno, dal titolo “Impiego di attrattivi e repellenti nei confronti degli adulti
di Tomicus” nell’ambito del progetto MURST ex 40% 2001 “Gli scolitidi del genere Tomicus
Latreille in Italia centrale”.
Nel luglio del 2004 le è stato attribuito dall’Istituto Sperimentale per la Zoologia Agraria di Firenze
un assegno di ricerca, della durata di 3 anni, dal titolo “Ruolo dei terpeni volatili degli aghi di pino
nelle interazioni pianta-fitofago-entomofagi e loro impiego nel controllo biologico di
Thaumetopoea pityocampa”.
Nel 2005 è risultata vincitrice di un concorso per ricercatore universitario di ruolo nel settore
scientifico-disciplinare "Entomologia generale applicata" presso la Facoltà di Agraria
dell’Università degli Studi di Firenze.
Nel 2008 ha ottenuto la conferma in ruolo di ricercatore presso la Facoltà di Agraria dell’Università
degli Studi di Firenze.
ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Gli studi intrapresi riguardano in particolare le relazioni pianta-fitofago, in tale ambito sono state
avviate indagini sugli effetti che le sostanze terpeniche presenti negli aghi dei pini esercitano sul
comportamento delle femmine della Processionaria e dei suoi parassitoidi oofagi. Infatti, tali
sostanze possono avere un ruolo importante per il lepidottero nel processo di localizzazione delle
piante per la deposizione delle uova e anche per gli oofagi nella fase di individuazione delle stesse
uova per la propria riproduzione.
Le sostanze terpeniche sono sfruttate anche dagli scolitidi durante la fase di colonizzazione delle
piante per individuare quelle stressate e quindi idonee allo sviluppo delle larve. Al riguardo sono
state avviate indagini mirate a valutare le possibilità di impiego di tali sostanze in trappole di cattura
per il monitoraggio dei periodi di volo degli scolitidi, in particolare di Tomicus destruens, Ips
sexdentatus e Cryphalus piceae. Al tempo stesso si è cercato anche di individuare sostanze
terpeniche capaci di attirare gli stessi individui su materiale legnoso appositamente predisposto in
bosco o, al contrario, aventi effetto repellente, allo scopo di impedire la colonizzazione delle piante
idonee alla loro riproduzione. Tali sostanze, sia nel caso degli scolitidi che dei parassitoidi della
Processionaria del pino, sono state anche testate in laboratorio utilizzando un olfattometro e
osservando il comportamento degli individui saggiati mediante l'impiego del software observer.
Un altro settore di studi riguarda il contenimento delle popolazioni, e quindi delle infestazioni, di
importanti fitofagi di piante arboree che vegetano in formazioni forestali (rimboschimenti e boschi
naturali) o in ambiente urbano. In particolare sono state condotti degli studi sull’efficacia di
preparati microbiologici (a base di Bacillus thuringiensis) per la protezione sia dei pini dagli
attacchi della Processionaria, sia delle querce dalle infestazioni di Tortrix viridana. Inoltre dal 2008
sono state avviate indagini sull'impiego di nematodi entomoparassiti nel controllo di insetti fitofagi
dannosi alle colture agrarie, forestali e al verde urbano.
Per quanto riguarda le problematiche di tipo fitosanitario a cui sono soggette le piante arboree che
vegetano in ambiente urbano è stata studiata la biologia e l'entità dei danni di Cameraria ohridella,
il minatore dell'ippocastano, e di Phylloxera quercus, un fitomizo legato alle querce e che
costituisce un problema soprattutto per i lecci ornamentali. Inoltre sono state svolte indagini sullo
stato fitosanitario di alberature urbane procedendo al monitoraggio delle patologie più diffuse e alla
valutazione delle soglie di danno in considerazione delle peculiarità funzionali degli alberi
ornamentali. Lo scopo dello studio è stato quello di mettere a punto metodiche e strumentazioni per
la valutazione dello stato fisiologico degli alberi e definire le linee di intervento per la gestione, la
messa in sicurezza e il monitoraggio fitosanitario delle piante presenti negli spazi ricreativi e
paesaggistici.
Nel settore della selvicoltura industriale, gli studi hanno riguardato l’individuazione di fitomizi,
defogliatori e xilofagi potenzialmente dannosi ai frassini impiegati nella costituzione di piantagioni
per la produzione legnosa in Italia centrale. Mentre per quanto riguarda la difesa dei prodotti
secondari del bosco, sono state avviate indagini sugli insetti spermocarpofagi presenti nelle pinete
di pino domestico del litorale Toscano, con particolare riferimento al cimicione dei pini,
Leptoglossus occidentalis, recentemente introdotto nel nostro paese. Lo studio mira a chiarire alcuni
aspetti del ciclo biologico del cimicione in queste aree, dove si segnalano notevoli perdite nella
produzione di pinoli, e a determinare l'effettiva entità dei danni di cui si rende responsabile. Sempre
nello stesso ambito di studio è stato effettuato il monitoraggio nelle aree castanicole della Toscana
di una specie di nuova introduzione, il cinipide galligeno del castagno, Dryocosmus kuriphilus,
considerato uno degli insetti più coinvolti nelle perdite di produzione di castagne. La specie,
segnalata per la prima volta in provincia di Cuneo nel 2002, è stata trovata nel 2008 anche in molte
altre regioni italiane, compresa la Toscana. Sono tuttora in corso indagini per approfondire le
conoscenze sulla diffusione , sul ciclo biologico e sul comportamento dell'insetto.
In campo più strettamente forestale, sono stati intrapresi studi su due insetti xilofagi legati ai pini,
vale a dire Pissodes castaneus e Ips sexdentatus. Si tratta di specie responsabili di gravi danni alle
pinete e le cui infestazioni sembrano favorite dallo stato di stress a cui sono sottoposte le piante a
causa, tra l'altro, dei cambiamenti climatici. Nonostante la loro dannosità e quindi la loro
importanza nel settore forestale il ciclo biologico che queste specie svolgono nei nostri ambienti
non è ancora ben conosciuto, quindi sono state intraprese indagini per chiarire alcuni aspetti della
loro biologia ed etologia.
RESPONSABILITÀ DI PROGETTI DI RICERCA
- 1999: Progetto di ricerca per giovani ricercatori “Ruolo dei monoterpeni presenti negli aghi di
pino nella localizzazione della pianta ospite da parte della Processionaria del pino”. Università
degli Studi di Firenze.
- 2000: Progetto di ricerca per giovani ricercatori:“Importanza dei monoterpeni volatili presenti
negli aghi di pino quali mediatori delle relazioni bitrofiche e tritrofiche (pianta-fitofago-
antagonisti)”. Università degli Studi di Firenze.
- 2005-2009: "Impiego di sostanze terpeniche nel monitoraggio degli scolitidi e degli agenti
patogeni fungini dei pini nella difesa delle pinete che vegetano in ambienti mediterranei".
Ricerca scientifica d’Ateneo (ex 60%).
- 2009-2012: Progetto di ricerca scientifica d’Ateneo (ex quota 60%) “Il cinipide del castagno
in Toscana: indagine sugli antagonisti indigeni e sulle preferenze varietali”.
- 2008-2009: Responsabile dell'Unità di Ricerca sulla tematica "Indagini sul potenziale impiego
di nematodi entomoparassiti nel controllo di insetti fitofagi dannosi alle colture agrarie,
forestali e al verde urbano".
Progetto Nazionale PRIN "Presenza e diffusione di nematodi entomopatogeni in Italia e loro
potenziale utilizzo nel controllo di insetti dannosi in ambienti agrari, urbani e forestali".
PARTECIPAZIONI A PROGETTI DI RICERCA
- 2002 - 2004: Progetto di ricerca scientifica d’Ateneo (ex quota 60%) “I coleotteri scolitidi del
genere Tomicus e gli agenti fungini ad essi associati nel deperimento delle pinete toscane”.
- 2004-2007: Progetto: “Dal censimento alla gestione programmata delle mura di Lucca”.
Opera delle Mura di Lucca.
- 2006-2007: "Indagini sulla persistenza di Bacillus thuringiensis in natura". Finanziato da
ARPAT – Regione Toscana.
- 2006-2007: Progetto territoriale "Danni alla fruttificazione del pino domestico in Toscana:
indagine sulle cause e sulle perdite di produzione". Finanziato da ARSIA.
- 2006-2007: "Monitoraggio e controllo del cinipide del castagno in Toscana". Finanziato da
ARPAT – Regione Toscana.
- 2007 - Progetto di Analisi e Recupero delle essenze arboree dei viali di circonvallazione di
Montepulciano. Comnune di Montepulciano.
- 2006, 2008: Progetto di formazione europeo Conecofor.
- 2007-2009: "Avversità biotiche della fruttificazione del pino domestico: rilievi sulla
diffusione, sui danni e definizione di razionali strategie gestionali" – afferente al progetto
nazionale “Pinitaly”. Finanziato dal C.R.A. – MiPAF.
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