Banca del germoplasma vegetale delle Alpi

Studi Trent. Sci. Nat., 90 (2012): 79-83
© Museo delle Scienze, Trento 2012
ISSN 2035-7699
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Banca del germoplasma vegetale delle Alpi sudoccidentali
Valentina CARASSO1*, Bruno GALLINO1 & Marco MUCCIARELLI2
Ente di Gestione del Parco naturale del Margaureis, Via S. Anna 34, 12013 Chiusa di Pesio (CN), Italia
Dipartimento di Morfofisiologia Veterinaria, Università degli Studi di Torino, Via Leonardo da Vinci 44, 10095 Grugliasco
(TO), Italia
*
E-mail dell’Autore per la corrispondenza: [email protected]
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2
RIASSUNTO - Banca del germoplasma vegetale delle Alpi sudoccidentali - La Banca del germoplasma vegetale delle Alpi sudoccidentali
è una struttura che, insieme al Centro di Floristica, al Vivaio di Flora autoctona e alle Stazioni Botaniche Alpine costituisce il Centro per
la Biodiversità Vegetale del Parco Alta Valle Pesio e Tanaro (Cuneo, Italy). La banca opera per la conservazione ex situ della flora spontanea, con particolare interesse per quella del settore alpino sudoccidentale. La sua attività si esprime attraverso lo studio, il trattamento e la
conservazione a breve e lungo termine dei semi delle specie rare e/o minacciate, di quelle autoctone di interesse biogeografico, di quelle
utili per interventi di rinaturazione e di quelle di particolare interesse scientifico o economico. La Banca agisce nel rispetto dei principi
fondamentali espressi dalla Convenzione sulla Diversità Biologica (Rio de Janeiro, 1992) e secondo gli obiettivi preposti dal Piano Nazionale sulla Biodiversità (1997). Di seguito sono indicate alcune delle specie prioritarie oggetto di studio e vengono presentate le modalità
di approvvigionamento del germoplasma. Sono inoltre descritte le strutture di cui è dotata la Banca nonché alcune delle metodologie di
trattamento e conservazione dei semi. Questa relazione illustra, infine, le potenzialità della Banca (attività scientifiche ma anche didattiche)
e le problematiche connesse al suo mantenimento.
SUMMARY - The Seed Bank of the south-west Alps - The Banca del Germoplasma Vegetale of the South West Alps is a part of the Centre
for Plant Biodiversity, together with the Centro di Floristica, the Vivaio of native Flore and the Alpine Botanical Stations of the Alta Valle
Pesio and Tanaro Natural Park (Cuneo, Italy). The Bank operates for the ex situ conservation of the natural vegetation, with particular
interest in the southwestern alpine area. Its activity is expressed through the study, treatment and short-and long-term conservation of seeds
of rare and/or threatened species, of biogeographical interest, those useful for intervention of reintroduction and those of special scientific
or economic interest. The Bank acts in accordance with the principles expressed by the Convention on Biodiversity (Rio de Janeiro, 1992)
and by the Italian National Plan on Biodiversity (1997). Some of the priority species are listed and a description is given of how the supply of their germplasm is organized. The paper also describes the facilities provided in the seed Bank and the main methods of treatment
and storage of seeds. This report illustrates, finally, the potential of the seed Bank (scientific but also educational activities) and problems
related to its maintenance.
Parole chiave: Centro per la Biodiversità Vegetale, Banca del Germoplasma, Parco Naturale Alta Valle Pesio e Tanaro, Alpi Liguri e Marittime, Regione Piemonte
Key words: Centre for Plant Biodiversity, seed bank, Parco Naturale Alta Valle Pesio e Tanaro, Ligurian and Maritime Alps, Piedmont
1.
Denominazione
Banca del Germoplasma Vegetale delle Alpi sudoccidentali.
ziamenti europei ottenuti con il Progetto Interreg IIIA (Al.
Co.Tra) Italia-Francia denominato “Conservazione e gestione della flora e degli habitat nelle Alpi Occidentali del
Sud” (2003-2005).
2.
4.
Sede
Sede operativa ed amministrativa: Ente di gestione
dei Parchi e delle Riserve Naturali Cuneesi. Via S. Anna,
34, 12013 Chiusa Pesio (CN).
3.
Anno di fondazione
La Banca è stata fondata nel 2003, grazie a finan-
Referente amministrativo
Bruno Gallino, [email protected], tel.: 0171734021, fax: 0171-735166.
5.
Referente scientifico
Dott. Marco Mucciarelli, marco.mucciarelli@unito.
it tel.: 011-6709144, fax: 011-6709138.
80
6.
Carasso et al.
Referente tecnico
Dott.ssa Valentina Carasso, [email protected], , tel.: 0171-734021, fax: 0171-735166.
7.
Staff
Il curatore della Banca è la Dott.ssa Valentina Carasso. L’attività della Banca è coadiuvata dai colleghi del
Centro di Floristica (soprattutto durante la fase di raccolta
del germoplasma) e da collaborazioni occasionali con studenti universitari, tesisti e personale volontario italiano e
straniero.
8.
Territorio di riferimento
Regione Piemonte, con particolare interesse per il
settore delle Alpi Liguri e Marittime.
9.
Taxa principali di interesse
La Banca del Germoplasma si occupa della raccolta
e della conservazione del germoplasma di entità vegetali
spontanee presenti in Piemonte con particolare attenzione
per quelle autoctone delle Alpi sudoccidentali.
Le specie prioritarie sono segnalate dal Centro di
Floristica dell’Ente Parco che collabora “in simbiosi” con
la Banca. Tra queste si privilegiano le endemiche e le subendemiche delle Alpi sudoccidentali, le specie a protezione assoluta indicate dalla Legge regionale Piemontese L.R.
22/83 “Interventi per la salvaguardia e lo sviluppo di aree
di elevato interesse botanico” e quelle classificate come
vulnerabili, minacciate e a rischio di estinzione dalle Liste
Rosse regionali e nazionali.
Di seguito si ricordano alcune tra le entità di maggior pregio oggetto di indagine e di conservazione presso
la Banca: Saxifraga cernua L., Berardia subacaulis Vill.,
Phyteuma cordatum Balbis, Fritillaria tubiformis Gren. &
Godr. subsp. moggridgei (Boiss. & Reuter ex Planch.) Rix,
Eryngium spinalba Vill, Dracocephalum austriacum L.,
Primula allionii Loisel., Viola valderia All., Silene campanula Pers., Helianthemum lunulatum (All.) DC.
10.
Tecnologia in uso e attrezzature
rilevanti per: disidratazione,
temperatura di stoccaggio,
packaging, test di vitalità
e germinazione
La Banca consta di quattro locali strutturati per il
succedersi delle varie fasi di studio e di trattamento del germoplasma.
La camera di deidratazione (circa 40 m3) è dotata
di un impianto a circuito chiuso per la deumidificazione
dell’aria fino a valori compresi tra il 15 ed il 20% di umidità relativa e di un sistema riscaldante/refrigerante in grado
di mantenere la temperatura entro i 15-20°C. Le condizioni
ambientali di questo locale rispecchiano i valori suggeriti dagli standard internazionali per la conservazione ed il
Banca del germoplasma vegetale delle Alpi sudoccidentali
trattamento del germoplasma vegetale (FAO/IPGRI 1994).
Apposite scaffalature mobili a cestello facilitano il
flusso di aria asciutta intorno ai sacchetti di cotone in cui è
contenuto il materiale biologico. Le misurazioni condotte
regolarmente con una bilancia di precisione permettono il
controllo della deidratazione dei semi sino al momento del
loro confezionamento.
Il laboratorio per la pulizia e lo studio del germoplasma accoglie gli strumenti per lo studio morfo-anatomico e per la valutazione quali/quantitativa dei semi. Nella stessa stanza si trovano alcuni degli incubatori utilizzati
nelle prove di germinazione e le due celle frigorifero. La
prima, che mantiene una temperatura di +4 °C, ha funzione di stoccaggio dei terreni di coltura e viene utilizzata anche per la stratificazione fredda durante le prove
di germinazione. Questa cella funge da anti-camera alla
seconda, programmata per avere una temperatura di -20
°C, e destinata ad accogliere le collezioni di base e attiva
della Banca. In caso di black-out un sistema esterno di
continuità elettrica garantisce la fornitura di energia alle
celle e a tutta la strumentazione in uso.
Nel laboratorio di biologia vegetale si preparano i
media di coltura e si approntano le diverse indagini sul materiale vegetale. In questo locale vengono allestiti i test di
germinazione, le analisi di vitalità ed i test di longevità. La
strumentazione di cui dispone il laboratorio consente inoltre di svolgere indagini istologiche e di effettuare esperimenti di micropropagazione.
Infine, la Banca è dotata di uno spazio dove effettuare la semina diretta su terriccio ed il trapianto dei germinelli
ottenuti dai test di germinazione. In questo locale si trovano
anche due capienti camere di crescita, la camera climatizzata dell’erbario ed un’area adibita a magazzino.
11.
Procedure di valutazione
e controllo per la tecnologia
impiegata (test di contenitori,
monitoraggio processi, controlli
ridondanza)
I valori di temperatura e umidità relativa presenti
nella camere di deidratazione vengono periodicamente confrontati con le registrazioni di un data logger.
Lo stato deidratato dei campioni collezionati nelle
celle frigorifere è garantito dal doppio contenitore in cui i
semi sono collocati e dal gel di silice contenuto in entrambi
i volumi. Questo ultimo, prima del suo impiego viene opportunamente equilibrato alle condizioni di umidità della
camera di deidratazione.
12.
Strategie di acquisizione
del germoplasma
Le tecniche di approvvigionamento del germoplasma si riconducono alle metodologie di raccolta suggerite
dalla bibliografia (Brown & Marshall 1995; ISTA 1999;
Hay & Smith 2003) e all’esperienza maturata da eminenti Istituti di ricerca quali il Millenium Seed Bank Project
(UK), la rete dei Conservatoires Botanique Nationaux di
Francia e la Rete Europea per la conservazione dei semi
delle piante native (ENSCONET 2009a, 2009b).
Studi Trent. Sci. Nat., 90 (2012): 79-83
La raccolta è preceduta da un’escursione preliminare per l’identificazione della specie e per la valutazione
del momento ideale del prelievo. Questo viene effettuato
su popolamenti “geneticamente distinti”, selvatici e auto
disseminati. Il prelievo interessa individui scelti in maniera
casuale e uniforme, individuati tra quelli con semi al giusto
grado di maturazione. Il numero degli esemplari campionati è molto variabile, in quanto determinato dalle dimensioni del popolamento e dalla disponibilità di germoplasma
sano e pronto per la dispersione. In presenza di un numero
elevato di piante si procede campionando da almeno una
cinquantina di individui, cercando di operare in modo randomizzato e mai prelevando la totalità dei semi (Brown &
Marshall loc. cit.).
Per le popolazioni particolarmente piccole, con
meno di 100 individui, o in quelle con un limitato numero
di semi, si valuta l’opportunità o meno di procedere al prelievo. La scelta è condizionata dalla presenza di altre stazioni della medesima entità, alle quali è possibile accedere
con nuove raccolte.
Nella raccolta dei semi il prelievo è quindi calibrato
di volta in volta in funzione della disponibilità di germoplasma. Come regola generale non si raccogliere mai più
del 20% dei semi disponibili il giorno in cui si è in campo
(MSBP 2001; Way 2003). Questo approccio assicura che
il popolamento non venga danneggiato da una raccolta eccessiva. L’unica eccezione a superare questa percentuale è
data da situazioni particolari, quali l’elevata probabilità che
la popolazione venga distrutta.
Nel caso di entità rigenerabili anche vegetativamente la raccolta può interessare anche altri organi utili alla
propagazione (come, ad esempio, il caso dei bulbilli di Saxifraga cernua).
Il giusto grado di maturazione dei semi viene valutato dapprima in campo, con la prova del taglio (Bacchetta et al. 2006) e, successivamente, in laboratorio. In
questo modo è possibile stimare la frequenza dei semi
vuoti o danneggiati e stabilire lo stadio di sviluppo delle
diaspore.
Una volta effettuato il prelievo il germoplasma viene riposto in sacchetti di carta o di cotone, corredati di un
talloncino sul quale sono annotate le informazioni principali dell’accessione. I semi contenuti all’interno di frutti freschi sono invece riposti in sacchetti di plastica e conservati
a +4°C in attesa del loro dispaccio alla Banca.
Le campagne di raccolta interessano generalmente
sia il germoplasma di specie già presenti nella Banca ma
scarsamente rappresentato nelle collezioni, sia il materiale
relativo a specie non ancora collezionate.
Nel primo caso la raccolta è necessaria a ricostituire
o ad incrementare la disponibilità di semi per quelle specie
che sono state utilizzate, negli anni passati, per studi sul potere germinativo o che, a seguito dei trattamenti di conservazione, hanno perso parte della loro energia germinativa o
della loro vitalità.
Nel secondo caso il prelievo è finalizzato ad arricchire la variabilità delle collezioni della Banca, sia a livello
genetico, che specifico ed ecosistemico (Daily et al. 1997;
De Groot et al. 2002). L’interesse per questo genere di prelievo è diretto, inoltre, alla creazione di una collezione rappresentativa delle fitocenosi presenti negli habitat più compromessi nonché alla necessità di ampliare le collezioni in
vivo delle Stazioni Botaniche Alpine del Parco.
81
13.
Sistemi di trattamento
e gestione dati
Attualmente i dati delle accessioni nella Banca sono
archiviati in formato .xls e .doc. Con l’ampliarsi della mole
di informazioni in ingresso nella Banca si prevede di realizzare uno specifico software non solo di registrazione ma
anche di gestione dei dati da rendere compatibile e complementare alla Banca dati floristico-vegetazionale della
Regione Piemonte.
14.
Principali pubblicazioni prodotte
Carasso V., Hay F.R., Probert R.J., Riba B., Mucciarelli M., 2008. Ecophysiological aspects of the germination
of a rare alpine species Fritillaria tubiformis Gern & Godron. Abstract from the 9th ISSS Conference on Seed Biology, Olsztyn, Poland, 6-11 July 2008. Pol J Nat Sci, suppl. 5.
Carasso V., Hay F.R., Probert R.J. and Mucciarelli
M., 2011. Temperature control of seed germination in Fritillaria tubiformis subsp. moggridgei (Liliaceae), a rare endemic of the south western alps. Seed Science Research,
21: 33-38.
V. Carasso, A. Fusconi, F.R. Hay, S. Dho, B. Gallino, M. Mucciarelli, 2011. A threatened alpine species, Fritillaria tubiformis subsp. moggridgei: seed morphology and
temperature regulation of embryo growth, Plant biosystems,
pp. 1-10, Vol. -. DOI: 10.1080/11263504.2011.557094
15.
Collegamento a progetti di
riproduzione, reintroduzione,
restocking, display gardens,
educazione
La Banca, insieme al Centro di Floristica, al Vivaio
di Flora autoctona ed alle due Stazioni Botaniche Alpine,
costituisce il Centro per la Biodiversità Vegetale del Parco. Grazie all’interazione tra queste diverse strutture e al
supporto scientifico dell’Università di Torino (Settore botanico del Dipartimento di Morfofisiologia Veterinaria) e a
quello tecnico del Vivaio Regionale Gambarello (con sede
a Chiusa Pesio) le specie conservate e rigenerate nella Banca, dopo un periodo di acclimatazione in vivaio, possono
essere trasferite in quota e introdotte nelle aiuole delle Stazioni Botaniche Alpine. Chiude il ciclo il germoplasma che,
raccolto in questi siti, viene in parte destinato alle ricerche
condotte dalla Banca.
A partire dal 2009 ha preso avvio la collaborazione
con il Laboratorio di Didattica Ambientale del Parco Alta
Valle Pesio e Tanaro. Sono state intraprese lezioni teoriche
ed esercitazioni pratiche simulanti le attività di conservazione della Banca del Germoplasma. Insegnanti e scolari delle
scuole elementari, medie e superiori sono stati avvicinati alle
problematiche derivanti dalla perdita di biodiversità e alla
necessità di sviluppare progetti concreti di salvaguardia. Osservazioni ed analisi descrittive dei semi allo stereoscopio,
così come la riproduzione di test di germinazione hanno consentito di ricostruire le metodiche di conservazione ex situ e
di sensibilizzare il pubblico verso questi argomenti.
Pubblicazioni su riviste di viaggi e natura (Meridia-
82
Carasso et al.
ni, Alp, Piemonte Parchi) nonché collaborazioni con trasmissioni televisive (Geo&Geo) contribuiscono a diffondere ulteriormente la filosofia della Banca e del Centro di
Floristica.
16.
Problematiche gestionali
La gestione di materiale biologico comporta l’insorgere di problematiche più o meno complesse, in relazione
alle finalità che si vogliono perseguire (conservazione a
breve o lungo termine, rigenerazione) ed alla tipologia di
germoplasma di cui si dispone (semi ortodossi, recalcitranti, intermedi). Com’è ovvio il flusso di risorse finanziarie
a disposizione condiziona enormemente il raggiungimento
di tali scopi e determina l’ordine delle priorità tra la moltitudine di azioni e di studi da mettere in atto. La nostra
Banca si trova ad operare in un difficile equilibrio tra la
grande ricchezza floristica del settore alpino di pertinenza
e le limitate risorse umane e finanziarie a disposizione. Lo
staff della Banca è rappresentato solamente dal suo curatore, nella veste di collaboratore a tempo determinato. Questa
situazione di precarietà, che si protrae dall’istituzione della
Banca (2003), limita fortemente le potenzialità della struttura ed i programmi di ricerca.
17.
Approfondimenti
Sito dell’Ente di Gestione dei Parchi e delle Riserve
Naturali Cuneesi: www.parks.it/parchi.cuneesi/index.html
Sito della Valle Pesio e del Ente di Gestione del Parco naturale del Marguareis: www.vallepesio.it/
18.
Duplicazione
Le accessioni di germoplasma della Banca non sono
presenti come duplicati presso altre sedi.
19.
Progetti in atto e linee di ricerca
Da alcuni anni la Banca intreccia la sua attività di
routine con progetti di diverso genere, indirizzati ad approfondire le conoscenze sulla biologia dei semi e sulle
metodiche di conservazione di alcune tra le entità considerate più vulnerabili. A tal proposito, a partire dal 2007
si è svolto un dottorato di ricerca per la salvaguardia della
specie endemica Fritillaria tubiformis subsp. moggridgei.
Nell’ambito di questa esperienza si sono venute a delineare alcune linee di ricerca interessanti quali lo studio dei
caratteri eco-fisiologici della germinazione, la descrizione
dell’embriogenesi dal punto di vista istologico e l’applicazione di tecniche alternative di rigenerazione, come la
micropropagazione. Non meno importanti risultano essere
esperimenti condotti in laboratorio per stabilire la longevità della specie e per indagare la tolleranza alla deidratazione di embrioni a diversi stadi di sviluppo. La tesi di
dottorato, così come gli approfondimenti che ne sono scaturiti è seguita dall’Università di Torino (Dipartimento di
Morfofisiologia Veterinaria) e dal Millenium Seed Bank
Project (Wakehurst Place, UK).
Banca del germoplasma vegetale delle Alpi sudoccidentali
Con quest’ultimo Ente nel 2010 è stato stipulato un
Protocollo d’Intesa finalizzato ad attivare collaborazioni
per lo studio delle specie più problematiche e a garantire un
aggiornamento continuo sulle novità in tema di ricerca e di
innovazione tecnico-scientifica.
Nel contempo stanno prendendo forma altri progetti
volti allo studio di specie a forte rischio di estinzione come
Typha minima (in collaborazione con I.P.L.A. di Torino) e
Dracocephalum austriacum (in collaborazione con il Dipartimento di Morfofisiologia Veterinaria dell’Università
di Torino e con il Museo Tridentino di Scienze Naturali)
o, ancora, iniziative che favoriscono il mantenimento delle
piante germinate in laboratorio, come la convenzione con
il Vivaio Forestale Regionale Gambarello di Chiusa Pesio
(Cuneo, Italy).
20.
Titoli dei progetti realizzati
2003-2005 - Progetto transfrontaliero Italia-Francia
(A.L.Co.Tra) Interreg IIIA “Conservazione e gestione della
flora e degli habitat delle Alpi occidentali del sud”.
2006-2009 - C.B.V., Centro Biodiversità Vegetale
dell’Ente di gestione dei Parchi e delle Riserve naturali cuneesi, attività 2006-2009.
Infine, a partire dal luglio 2011 è iniziata la collaborazione scientifica della nostra Banca al progetto statunitense denominato “Disease at the Margins of Species
Ranges: Anther Smut on Alpine Species”, finanziato dalla
National Science Foundation (USA) e coordinato dalla
University of Virginia. Questa collaborazione si protrarrà
sino al 2015.
21.
Sintesi dei risultati della Banca
del germoplasma vegetale delle
Alpi Sud occidentali ad oggi
Al 31 dicembre 2011 risultano presenti nella Banca
567 accessioni totali, corrispondenti a 250 taxa. Sono stati
effettuati 280 test di germinazione utilizzando germoplasma fresco, deidratato, refrigerato e congelato.
BIBLIOGRAFIA
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cura di) 2006 - Manuale per la raccolta, studio, conservazione e gestione ex situ del germoplasma. APAT (Agenzia per la
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FAO/IPGRI, 1994 - Genebank standards. Food & Agricolture Organisation of the United
Hay F.R. & Smith R.D., 2003 - Seed Maturity: when to collect
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Millenium Seed Bank Project (MSBP), 2001 - International Programme. Seed Conservation Department, Royal Botanic
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D.M. 97/568 del 15 maggio 1997.
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