Il melone d'inverno - Portale dell'innovazione - Regione Siciliana

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Miglioramento genetico del melone attraverso l'impiego delle biotecnologie Ficcadenti N. (Istituto Sperimentale per l'Orticoltura di Monsampolo del Tronto - AP) Il melone (Cucumis melo L.) è una specie diploide 2n=24, estremamente polimorfa sia per i caratteri del frutto che dell'apparato vegetativo tanto da rendere sempre difficoltosa la classificazione sistematica delle numerose forme coltivate, semicoltivate e spontanee. Tra le diverse classificazioni proposte la più valida rimane ancora quella di Naudin che riunisce la specie in cinque varietà botaniche tra cui quelle di maggiore interesse sono: cantalupensis, reticulatus, inodorus e flexuosus. La biologia fiorale è quella tipica di una specie a fecondazione allogama, ma presenta una notevole variabilità per quanto concerne il rapporto tra i diversi tipi di fiori. L'espressione sessuale determina pertanto la differenziazione delle cultivar in quattro categorie: monoiche (fiori maschili e femminili), ginoiche (fiori femminili), andromonoiche (fiori maschili e fiori ermafroditi) e ermafrodite (fiori perfetti). La maggior parte delle varietà e/o ibridi Fl coltivati sono andromonoiche e monoiche mentre molto raramente sono ginoiche. Nel nostro Paese, pur essendo stati condotti numerosi studi agronomici e varietali, scarso interesse è stato dedicato al miglioramento genetico da parte delle istituzioni scientifiche pubbliche nonostante l'importanza che la coltura assume nell'ambito dell'orticoltura nazionale (circa 21.000 ha di superficie investita in pieno campo e 2.300 ha in coltura protetta - dati ISTAT 1996). Il lavoro di miglioramento è stato condotto finora con metodi convenzionali, ma i programmi richiedono tempi molto lunghi, spazi ampi per il loro svolgimento e spesso forniscono risultati incerti. L'aspetto più critico è indubbiamente rappresentato dalla necessità di dover praticare l'impollinazione controllata, data la peculiarità dell'apparato fiorale. Nel melone, come in tutte le cucurbitacee nel corso del lavoro di selezione, non si hanno vistosi fenomeni di depressione del vigore da incrocio che, sebbene facilitino l'opera di miglioramento attraverso la presenza di variabilità continua, rendono però più instabili i progressi acquisiti con il sistema selettivo. Per il melone, non esiste uno specifico metodo di breeding da seguire (il pedigree, la selezione ricorrente e/o massaie) ma sono gli obiettivi 37 che si vogliono perseguire a determinarne la scelta. La costituzione di cultivar dotate di caratteristiche genetico-agronomiche più rispondenti ai differenti ambienti colturali, è ormai una esigenza connessa sia alle condizioni molto diverse che offre la nostra Penisola sia alla continua evoluzione delle esigenze di mercato. In Italia è ormai predominante l'utilizzo di sementi ibride F1 di meloni di tipo "retato" e "Cantalupo" che oltre all'uniformità delle rese sono dotati di idonee caratteristiche organolettiche e di resistenze genetiche nei confronti dei patogeni più virulenti. Considerate le notevoli confluenze scientifiche della ricerca privata nell'ulteriore miglioramento delle sementi di così elevato valore generico-agronomico si ritiene superfluo cimentarsi in così impari gara, mentre appare indispensabile l'avvio di un programma di recupero e di miglioramento genetico delle popolazioni di inodorus, i cosiddetti tipi "invernali" che caratterizzano le coltivazioni delle regioni meridionali occupando circa il 48% dell'intera superficie investita. I criteri seguiti dai coltivatori nella riproduzione del seme, come pure lo stesso sistema di fecondazione e di impollinazione entomofila, hanno contribuito nel tempo ad accumulare in molti dei materiali indigeni eterogeneità fenotipica per uno o più caratteri morfologici e fisiologici. Sebbene rappresentino le espressioni di una selezione naturale e possiedano capacità di adattamento all'ambiente richiedono interventi di selezione tesi a migliorare alcuni aspetti bio-agronomici e qualitativi attraverso l'inclusione di geni come maschiosterilità e partenocar- Fig. 1 - Numero di cromosomi dì una pianta aploide di melone n=l2
38 pia e di fattori di resistenza nei confronti di funghi nematodi e virus. La valorizzazione di un patrimonio varietale così ampio potrebbe, quindi, contribuire al rilancio dei tipi a consumo invernale nelle zone tipiche di coltivazione e non. Significativi risultati, nel lavoro di miglioramento sono stati conseguiti di recente mediante l'impiego delle tecniche di ingegneria genetica (Fig. 1). Le biotecnologie costituiscono un supporto efficace al miglioramento genetico tradizionale e sono indispensabili per l'attuazione di programmi di sviluppo che, nel passato, potevano apparire impraticabili. Attraverso il finanziamento dei progetti finalizzati "Biotecnologie avanzate", "Resistenze genetiche agli stress biotici e abiotici" e "Orticoltura" del nostro Ministero agricolo, l'attività di ricerca ha reso possibile oltre all'acquisizione di conoscenze scientifiche di base anche l'ottenimento di positivi risultati mediante l'impiego delle tecniche di coltura in vitro quali rigenerazione somatica, partenogenesi in situ, trasformazione genetica e ginogenesi (Fig. 2). Fig. 2 - Embrione rigenerato da ovario. Rigenerazione In melone la possibilità di rigenerare piante partendo da espianti somatici di cotiledoni e/o foglie è riconducibile ad un passato piuttosto recente. Diversi autori hanno riportato esperienze utilizzando perlopiù genotipi afferenti alla varietà botanica reticulatus. Il sistema di rigenerazione messo a punto nei nostri esperimenti ha previsto invece l'impiego di linee e cultivar di introduzione italiana di entrambe le varietà botaniche reticulatus e inodorus. I risultati ottenuti hanno consentito non solo di ottimizzare l'efficienza del sistema di rigenerazione in vitro indispensabile per avviare esperimenti di trasformazione genetica ma di individuare i genotipi capaci di dare la migliore risposta morfogenetica (n° di germogli rigenerati per espianto coltivato) da impiegare in programmi di ricerca mirati alla costituzione di linee e/o ibridi Fl migliorati. Ginogenesi Numerosi studi sono stati avviati al fine di individuare le tecniche più idonee per indurre aploidia. Metodi di breeding tradizionale quali: ibridazione interspecifica, intergenerica e semigamia e tecniche più recenti, come la coltura in vitro di antere, di ovari e di ovuli, hanno permesso l'ottenimento di aploidi in diverse specie coltivate. In melone le prime piante aploidi, sebbene con frequenze piuttosto basse, sono state ottenute mediante ibridazione interspecifica tra Cucumis melo (2n) e Cucumis ficifolius (4n) e partenogenesi indotta impiegando polline trattato con alte dosi di raggi gamma, mentre i diversi tentativi di applicazione di tecniche di androgenesi e ginogenesi avevano finora fallito. Con la tecnica della partenogenesi in situ, sono state prodotte diverse linee isogeniche diplo-aploidi di melone da ecotipi della varietà inodorus e da genotipi di accertato interesse agronomico-commerciale della varietà reticulatus che verranno utilizzati in programmi di miglioramento genetico per resistenza a funghi, virus e nematodi. Parallelamente, sono stati impostati esperimenti di coltura in vitro impiegando ovari non fecondati per indurre aploidia nella specie senza dover ricorrere all'impiego di agenti fisici come le radiazioni ionizzanti (raggi X e γ) che rendono di difficile applicazione la tecnica in virtù di limitazioni riconducibili alla disponibilità della sorgente di radiazione e di personale qualificato per l'esecuzione. Dopo ripetuti tentativi effettuati per diversi anni impiegando tale tecnica senza successo, per la prima volta nel mondo in melone è possibile ottenere piante aploidi ginogeniche. I risultati ottenuti, sebbene preliminari, lasciano intravedere la possibilità di produrre numerose piante aploidi con notevole rapidità (Fig. 3).
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