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G. De Santis*, A. Rascio,T. D’Ambrosio, C. Maddaluno, M. Mucci, M. Rinaldi, S.S. 673 km 25,200 – 71122 Foggia CRA - CER * e-mail : [email protected] La quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), è uno pseudo-cereale appartenente alla famiglia delle Chenopodiacee, originaria degli altopiani Andini, dove è coltivata fino a 4000 m. s.l.m. e, dove rappresenta una delle principali colture alimentari. E’ una specie autogama (10% interincrocio) (Tajlor e Parker, 2002) particolarmente interessante per il suo alto valore nutrizionale, legato principalmente all'elevato tenore di proteine (14-20%), aminoacidi essenziali, acidi grassi insaturi (linoleico e linolenico) e antiossidanti, che sono almeno 5 volte superiori a quelli di farine di cereali. La quinoa è anche una buona fonte di amido e fibra alimentare e contiene quantità relativamente elevate di vitamine e minerali e ferro e calcio. Inoltre, per l’assenza delle proteine del glutine, può essere utilizzata per produrre alimenti gluten–free. Grazie alle sue caratteristiche chimico-nutrizionali e alle sue ampie capacità di adattamento a differenti condizioni pedoclimatiche, diversi Paesi hanno iniziato a promuovere la ricerca per la diffusione della quinoa come una nuova coltura. Per valutare l'adattabilità di questa specie in ambiente Mediterraneo, è stato avviato un programma di breeding in cui genotipi di Chenopodium quinoa, giganteum e berlandieri, di diversa provenienza, sono stati valutati, in campo, per due anni per la produzione di biomassa e seme e per i principali caratteri morfologici e qualitativi ad essa correlati. Obiettivi MATERIALI e METODI 1) Valutare le caratteristiche morfologiche e qualitative del germoplasma di Chenopodium e le correlazioni esistenti tra il carattere produzione e le sue componenti; Semina: Biennio 2009-2010 a Foggia, (41 27’ N; 15 33’ E; 90m s.l.m.). Primaverile (1-10 aprile) in entrambi gli anni, effettuata in seminiere di polistirolo (miscela di torba e perlite). Le piantine, a 15 giorni dall’emergenza sono state trapiantate in campo (terreno a tessitura argillo-limosa di origine alluvionale) in parcelle di 1.5 m2 (3 file lunghe 1 metro e distanti 50 cm),10 piante/fila, pari ad una densità di semina di = 200.000 piante ha-1), secondo uno schema sperimentale a blocchi randomizzati con 3 repliche. La raccolta, scalare, è stata eseguita tra il 15 luglio e il 20 agosto di ciascun anno di prova. Collezione: 30 accessioni di Chenopodium spp. di cui 25 di C. quinoa (Q), 4 di C. giganteum (CG) e 1 di C. berlandieri (CB) di diversa provenienza (Cile-Bolivia-Messico-Argentina-USA-India) e una varietà commerciale di C. quinoa, come controllo (cv. Regalona Baer - Cile). Caratteri morfologici e qualitativi: epoca di fioritura e maturazione; h pianta; produzione (seme e biomassa); peso 1000 semi; proteine (N x 6.25, metodo Kjeldhal), fibre solubili e insolubili (Kit enzimatico della Megazyme-Megazyme International Ltd. Ireland); pigmenti gialli del seme,(Yellow Pigment Concentration-YPC) (metodo AACC 14-50, AACC 2000) (A.M. Digesù et al., 2009), quercetina (metodo Mattila et al., 2000, modificato). 2) Identificare genotipi superiori per produzione di sostanza secca e seme e per alcuni caratteri qualitativi. ACCESTIMENTO FIORITURA LEVATA Q 18 Q 20 MATURAZIONE Raccolta meccanizzata - CRA-CER cv. R. Baer Variabilità morfologica per caratteristiche dell’infiorescenza (sostanze pigmentate) in genotipi di Chenopodium Tab. 1. Produzione e caratteri qualitativi in accessioni di quinoa (media dei due anni di prova) Tab. 2 Coefficienti di correlazione genotipica tra 13 caratteri in Chenopodium Traits Seed yield Plant-1 (g) Days to flowering Days to maturity Plant height at flowering (cm) Plant height at maturity (cm) 1000 seed weight (g) Dry weight Plant-1 (g) Harvest index Seed yield (t ha-1) Seed Protein (%) Seed Soluble Fiber (%) Seed Insoluble Fiber (%) Yellow Pigment Concentration (µ g-1) Days to flowering 0.23* Days to maturit y Plant height at flowering (cm) Plant height at maturity (cm) 1000 seed weight (g) Dry weight Plant-1 (g) Harvest index Seed yield (t ha-1) -0.21* -0.04 -0.36** 0.68** 0.49** 0.78** 0,91** 0.47** -0.63** -0.53** 0.08 -0.18 0.44** -0.38** -0.14 -0.22* -0.31** 0.57** -0.08 -0.25* Seed Protein (%) Yellow pigment concentrat ion (µ g-1) Seed Soluble Fiber (%) Seed Insolubl e Fiber (%) Dry Matter yield (g m-2) -0.43** -0.20 -0.42** -0.26* 0.25* 0,32 -0.47** 0.03 -0.05 -0.22* 0.23* 0.06 -0,06 -0.10 -0.05 0.29** -0.14 0.05 0.11 -0.22* -0,13 0.31** 0.08 0.04 0.09 -0.11 0.09 -0.55** -0,44** 0.51** 0.02 0.22* 0.33** -0.04 0.36** 0.57** 0,67** -0.41** -0.31** -0.36** -0.14 0.22** 0.16 0,36** -0.22* -0.30** -0.13 0.03 0.74** 0,88** -0.57** -0.16 -0.36** -0.35** 0.19 -0,56** -0,13 -0,35** -0,23* 0,36** 0.03 0.23* 0.31** -0.39** -0.01 0.04 -0.22* 0.13 0.10 Correlazioni La produzione di seme/pianta risulta correlata con tutti i caratteri morfologici, tranne con l’altezza alla fioritura. La correlazione è positiva con il peso 1000semi e l’HI, negativa, con l’altezza/p e il % di proteine e fibre del seme. 0.13 150 100 (Chile) R.BAER (Chile) Q28 (Araucana, Chile) Q24 (Bio-Bio,Chile) Q20 0 (Chile) Q27 50 (Bio-Bio,Chile) Q17 9.53 21.27 14.2 13.32 9.6 13.1 14.85 14.66 12.54 11.85 14.31 13.57 9.35 14.14 13.65 18.97 13.9 9.51 14.65 13.53 14.06 15.99 11.54 13.14 ± 0.35 22.44 (New Mexico,USA) Q1 15.79 18.18 12.55 15.06 14.77 9.75 14.81 14.03 15.73 12.36 15.18 13.93 13.8 16.15 15.23 13.26 16.51 18.74 13.39 14.03 12.05 14.66 ± 0.68 40.51 (Chile) Q22 16.23 19.84 16.01 18.06 16.81 16.87 18.27 17.9 15.75 16.65 17.04 18.64 16.39 17.77 16.81 17.05 19.04 15.98 15.96 18.68 16.21 19.16 16.03 17.48 ± 0.18 10.13 (Chile) Q4 0.11 2.04 1.54 0.95 3.05 0.3 0.32 0.35 1.85 3.01 2.18 0.73 2.3 2.01 1.66 0.79 2.63 2.15 2.87 1.07 2.75 0.37 2.65 1.64 ±1.24 72.7 (Los Lagos,Chile) Q26 0.85 0.91 1.89 1.15 3.51 0.89 1.27 1.54 1.95 2.6 2.23 1.17 2.58 1.94 1.78 1.43 2.28 2.3 2.46 1.8 2.29 0.78 0.81 2.2 1.78±0.07 37.89 (%) (Maule,Chile) Q18 122 185 134 95 171 131 130 111 108 105 125 105 115 106 121 123 116 128 118 142 109 122 111 125 110 108 132 114 109 111 103 121.1±2.55 23.54 (µ g-1) (Chile) Q29 122 128 121 127 133 132 112 115 107 113 132 117 113 108 115 115 111 111 113 118 112 111 109 115 114 135 116 115 113 118 108 119.1±0.97 9.25 (%) 2009 2010 200 (Colorado,USA) Q12 638 1850 1818 1663 1870 1635 1586 739 1226 630 1233 726 1629 1203 1449 903 1194 1098 1316 1503 1384 1341 1346 1581 1239 554 1244 861 639 382 1185 1216.0±53.81 49.3 (t ha-1) Produzione e qualità Le accessioni di origine Cilena sono risultate le più produttive con valori superiori alle 2 t ha-1 di seme) e con un certa precocità di maturazione, carattere utile in ambiente caldoarido per limitare i fabbisogni irrigui. Le accessioni di C. giganteum si sono caratterizzate per elevate produzioni di biomassa secca. Esiste un’ ampia variabilità per quanto riguarda il contenuto proteico del seme, i pigmenti gialli (YPC) e le fibre totali, che potrà essere sfruttata per successivi programmi di breeding. (Chile) Q10 Mexico California, USA India USA Taiwan New Mexico USA Chile Jujuy, Argentina Colorado, USA Los Lagos, Chile La Araucania, Ch Jujuy, Argentina Bio-Bio, Chile Maule, Chile Bio-Bio, Chile Bio-Bio, Chile Bio-Bio, Chile Chile Chile Chile Chile Chile Chile Chile Chile Puno, Peru Chile Bolivia Perù Perù Chile Mean ± S.E. CV % (g) Pigmenti gialli Fibra totale del del seme (YPC) seme (Bio-Bio,Chile) Q21 CB9 CG13 CG2 CG3 CG5 Q1 Q10 Q11 Q12 Q14 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q21 Q22 Q23 Q24 Q25 Q26 Q27 Q28 Q29 Q30 Q4 Q6 Q7 Q8 RB Proteine del seme (Bio-Bio,Chile) Q19 (cm) Produzione seme (Chile) Q23 (d) (g m-2) Peso 1000 semi (Chile) Q25 Origine Altezza pianta Quercetin content (g/g) Sostanza secca Codice Giorni alla maturità Figura 2. Contenuto in quercetina del seme. QUERCETINA Per quasi tutte le linee di quinoa il contenuto di QUERCETINA è risultato significativamente più alto nel 2010 (più asciutto), mentre il contrario si è osservato nella cv. R. Baer. Questi risultati dimostrano che esiste una significativa interazione “Genotipo x Ambiente” per la capacità di accumulo di quercertina nel seme di quinoa. CONCLUSIONI I dati rivelano un’ampia variabilità genetica per quasi tutti i caratteri morfologici, qualitativi e produttivi valutati, suggerendo la possibilità di selezionare genotipi superiori da utilizzare nei programmi di miglioramento genetico. In base ai caratteri valutati, è stato possibile individuare alcuni genotipi particolarmente adatti all’ambiente di coltivazione, aventi modeste esigenze idriche ed elevate rese in sostanza secca e/o seme. I genotipi provenienti dal CILE, sembrano essere i più adatti all’ambiente di prova, in quanto caratterizzati da un moderato sviluppo vegetativo, in termini di altezza e peso secco pianta, ma da una maggiore e più costante produzione di seme/pianta, uguale o superiore alla produzione della cv. R. BAER, usata come varietà di controllo. Questi genotipi, (di cui 9 selezionati) sembrerebbero più idonei per l’alimentazione umana, a differenza di quelli provenienti dalla Bolivia e Perù, con piante più alte e fogliose e,quindi, più idonei per l’alimentazione animale (utilizzo foglie e steli). Bibliografia Bhargava A. et al. 2007. Genetic variability and interrelationship among various morphological and quality traits in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Field Crops Res. 101:104-116. Caperuto LC, Amaya-Farfan J, Camargo CRO 2000. Performans of quinoa (Chenopodium quinoa Willd) flour in the manufacture of gluten-free spghetti. J. Sci. Food Agric 81: 95-101. Koziol, M.J.,1992. Chemical composition and nutritional value of quinoa (Chenopodium quinoa Willd). J. Food Comp. Anal. 5: 35-68. X Convegno Nazionale sulla Biodiversità, 3-5 settembre 2014 ROMA