Banca del Germoplasma di Specie Spontanee (BGS-CT)

Studi Trent. Sci. Nat., 90 (2012): 99-102
© Museo delle Scienze, Trento 2012
ISSN 2035-7699
99
Banca del Germoplasma di Specie Spontanee (BGS-CT), Orto Botanico di Catania
Pietro PAVONE1 & Cristina SALMERI2*
Dipartimento di Biologia ambientale e Biodiversità, Università di Catania, via A. Longo 19, 95125 Catania, Italia
Dipartimento di Biologia ambientale e Biodiversità, Università di Palermo, via Archirafi 38, 90123 Palermo, Italia
*
E-mail dell’Autore per la corrispondenza: [email protected]
1
2
RIASSUNTO - Banca del Germoplasma di Specie Spontanee (BGS-CT), Orto Botanico di Catania - La Banca del Germoplasma delle
specie spontanee dell’Orto Botanico dell’Università di Catania (BGS-CT) è stata realizzata con moderni criteri strutturali e strumentali
a partire dal 2004. La Banca ha sede in locali appositamente dedicati nelle adiacenze dell’Orto Botanico e Dipartimento di Botanica nel
pieno centro cittadino. L’attività principale è la conservazione ex situ dei semi di specie endemiche, rare e minacciate della flora siciliana,
come pure di specie arboree e arbustive di interesse forestale. Con lo scopo di fornire un profilo attuale dell’istituzione, si riportano le
informazioni relative alla struttura, al suo personale, alle metodologie impiegate e alle strumentazioni esistenti, alle attività di lavoro e
ricerca, ai progetti realizzati e ai problemi di gestione.
SUMMARY - Mechanical seeds collection - The seed bank for wild species of the Botanical Garden at Catania University (BGS-CT) has
been realised since 2004 using modern technologies. The seed bank is located near the Botanical Garden and Department of Botany in the
city centre. Main activity is ex situ conservation of native plant species in Sicily, particularly endemic, rare and threatened, as well as Mediterranean forest trees and shrubs. In order to give an actual report on BGS-CT, the basic information about its structure and organization,
applied methodology and instruments, work activities and research, major projects and management efforts are here listed.
Parole chiave: banche del germoplasma, biodiversità vegetale, conservazione ex situ, flora minacciata, Sicilia
Key words: seed banks, plant biodiversity, ex situ conservation, endangered flora, Sicily
1.
Denominazione
5.
Referente tecnico
Banca del Germoplasma delle specie spontanee
(BGS-CT) dell’Orto Botanico di Catania.
Prof.ssa Anna Guglielmo, [email protected], tel
+39 095 430901/02.
2.
6.
Sede
Orto Botanico, Università degli Sudi di Catania, Via
Antonino Longo 19, 95125 Catania.
3.
Anno di fondazione
2004, grazie a finanziamenti del Dipartimento di
Botanica dell’Università di Catania e al Progetto INTERREG IIB 2004-06 GENMEDOC. Nel 2006 la Banca ha
potuto ulteriormente potenziare i propri laboratori grazie a
finanziamenti dell’Assessorato regionale all’Agricoltura e
Foreste della Regione Sicilia nell’ambito del POR 20002006 Asse 1, Misura 1.12.
4.
Referente scientifico
Prof. Pietro Pavone, [email protected], tel:
+39 095 551120/ 095 432667, fax +39 095 441209.
Staff
Prof.ssa Cristina Salmeri; dott.ssa Angela Lantieri;
sig. Giuseppe Messina; dott. Rosario Galesi (esperto florista con funzione di raccoglitore).
7.
Territorio di riferimento
Regione Sicilia e Italia meridionale (Calabria e Basilicata).
8.
Taxa principali d’interesse
L’obiettivo principale dell’attività della Banca nel
corso di questi anni è stato quello di conservare i semi delle specie spontanee della flora siciliana, dando priorità ai
taxa endemici e, in genere, alle specie più rare e minacciate.
Le collezioni di tutti i taxa siciliani nell’ambito di molti
generi, quali Brassica, Limonium, Dianthus, Helichrysum,
100
Pavone & Salmeri
Senecio, Anthemis, Centaurea, ecc., si trovano custodite sia
a lungo che a medio termine.
Parallelamente, sono state effettuate raccolte di semi
ortodossi di specie arboree e arbustive mediterranee d’interesse forestale provenienti da aree protette e siti ad alta
naturalità con lo scopo di conservare materiale da destinare
ad azioni di restauro ambientale o di rafforzamento delle
popolazioni naturali.
9.
Tecnologia in uso e attrezzature
rilevanti per: disidratazione,
temperatura di stoccaggio,
packaging, test di vitalità
e germinazione
La Banca del Germoplasma di Catania è dotata di
locali distinti e di moderne attrezzature di lavoro per le diverse fasi di trattamento dei lotti di semi.
Un’area è destinata ad accogliere le accessioni in ingresso, ai primi controlli sullo stato del materiale raccolto
e alla valutazione per la destinazione alle successive fasi di
lavorazione (quarantena, pulizia, propagazione).
Un altro locale è invece riservato alla pulizia del
germoplasma. Vi sono sei postazioni di lavoro separate
per evitare contaminazioni tra lotti diversi e varie apparecchiature, dai tradizionali setacci e bilance analitiche, a vari
stereo-microscopi, all’apparecchio di pulizia a flusso d’aria
(seed cleaner) per la separazione gravimetrica di scorie e
materiale estraneo.
Il materiale pulito viene tenuto in attesa per la disidratazione all’interno di una camera a temperatura costante
di 18 °C e umidità relativa inferiore al 40%, dove viene
effettuata anche l’eventuale post-maturazione.
La disidratazione avviene all’interno di armadi termostatici a circolazione forzata d’aria, uno da 720 l e uno
più grande da 4000 l, entrambi con controllo elettronico di
temperatura e di umidità relativa, mantenute costanti rispettivamente a 15 °C e 10% u.r. per tutto il tempo della disidratazione in modo da garantire la perdita lenta dell’acqua
a partire dai semi freschi.
La misura del contenuto d’acqua nei semi è effettuata tramite il metodo non distruttivo di monitoraggio del
valore di acqua attiva (aw) mediante l’apparecchio Rotronic-Hygrolab3 dotato di sonda di registrazione AW-Dio. In
alternativa, la banca dispone di stufe e di una termobilancia
elettronica a raggi infrarossi per la rilevazione del contenuto d’acqua mediante essiccazione.
Una volta disidratati, per un periodo non inferiore ai
trenta giorni, i semi sono conservati in flaconi di vetro (vials)
con chiusura ermetica a pressione (guarnizione in gomma e
guaina d’alluminio), provvisti capsule di pura cellulosa riempite di silicagel con indicatore. I flaconi così confezionati
sono ulteriormente stoccati all’interno di vasi in vetro con
guarnizione in gomma e silicagel sul fondo. Il materiale da
destinare a scambi e spedizioni viene invece confezionato
in buste alluminate, sigillate ermeticamente tramite l’uso di
termosaldatrici con controllo del grado di vuoto.
I semi confezionati sono conservati a lungo termine
in un armadio congelatore da 4000 l a -20 °C e, in parte,
come collezioni attive a +5 °C all’interno in 2 celle frigorifere da 720 l e 4000 l rispettivamente. Un ulteriore congelatore verticale di tipo domestico è tenuto in funzione anche
Banca del Germoplasma, Orto Botanico di Catania
come deposito d’emergenza in caso di guasto del congelatore principale.
La banca del germoplasma di Catania è dotata, inoltre, di un laboratorio biologico ben attrezzato. Per il controllo della vitalità si applica il test al tetrazolio, per cui la
banca dispone di incubatori, bagni termostatici, contenitori
con pompa da vuoto, stereomicroscopio a forte ingrandimento con sistema di fotoacquisizione.
I test di germinazione sono condotti grazie all’ausilio di autoclave e cappa a flusso laminare per garantire le
condizioni di sterilità, di n. 4 armadi di germinazione con
controllo elettronico per termoperiodo e fotoperiodo, ciascuno a due celle indipendenti per un totale di 8 camere da
destinare ai test in diverse condizioni; inoltre, è presente
una camera oscura per il controllo dei test condotti al buio.
I test sono di norma svolti su capsule Petri (90 o 120 cm
di diametro) in vetro usando come substrato carta bibula
sterile o Agar 1%.
Un laboratorio di analisi molecolare è abbinato al
laboratorio biologico e viene adoperato per ricerche scientifiche di caratterizzazione delle popolazioni.
10.
Procedure di validazione e
controllo per la tecnologia
impiegata (test di contenitori,
monitoraggio processi, controlli
di ridondanza)
Gli armadi termostatici per la disidratazione e per la
conservazione a medio e lungo termine dei campioni sono
monitorati a regolari intervalli di tempo mediante datalogger in grado di registrare e memorizzare su PC l’andamento
giornaliero (o settimanale) di temperatura e umidità all’interno delle macchine, evidenziando graficamente i valori
che dovessero divergere da quelli previsti.
Tali apparecchiature sono, inoltre, mantenute sotto
gruppo elettrogeno che si attiva automaticamente in caso di
mancata alimentazione di rete. In più, esse sono collegate
ad un sistema d’allarme che via cellulare segnala al personale della banca eventuali aumenti di temperatura all’interno delle celle o l’assenza di corrente elettrica.
La tenuta ermetica dei flaconi di vetro e dei barattoli
con guarnizione in gomma viene di norma testata mediante
mantenimento in campana di vetro soprasatura di vapore o
previo bagno in acqua. La presenza di silicagel con indicatore all’interno sia dei vials che del doppio contenitore per
lo stoccaggio garantisce il controllo per eventuali infiltrazioni di umidità nel tempo.
11.
Strategie di acquisizione
del germoplasma
Le collezioni di semi ad oggi custodite provengono
da raccolte eseguite da esperti floristi che hanno lavorato
a contratto nell’ambito di progetti europei o regionali. Le
procedure attuate rispecchiano le metodologie standard
applicate a livello internazionale in ambito di reti europee
(GENMEDA e ENSCONET), nel rispetto dello stato delle
popolazioni naturali, evitando di sfruttare in modo eccessivo la produzione naturale. Il materiale raccolto viene depositato in sacche di carta porosa o in sacchetti di tessuto-non
Studi Trent. Sci. Nat., 90 (2012): 99-102
tessuto particolarmente traspiranti. Una scheda di raccolta
dettagliata viene compilata in campo e abbinata al lotto di
semi raccolto; la schede viene compilata anche in caso di
mancata raccolta specificandone espressamente le cause.
Le campagne di raccolta vengono programmate annualmente in base allo stato delle collezioni esistenti e ai taxa o
alle popolazioni che risultano ancora da campionare.
L’Orto Botanico di Catania ha, poi, stabilito delle
collaborazioni attive sia con il Corpo Forestale dello Stato
che con l’Azienda regionale Agricoltura e Foreste, nonché
con alcuni enti gestori di parchi e riserve regionali per le
attività di conservazione ex situ e in situ a livello locale.
12.
Sistemi di trattamento
e gestione dai dati
Tutte le azioni che la banca del germoplasma di Catania conduce nelle diverse fasi di raccolta, trattamento e
conservazione del germoplasma come pure dei test di vitalità (germinazione e tetrazolio) sono, come da protocolli internazionali, documentate su schede cartacee che accompagnano le accessioni sin dal primo ingresso in banca. Questi
dati sono poi inseriti in un sistema di banca dati sviluppato
in lingua francese nell’ambito del progetto europeo Genmedoc (Interreg IIIB - Medocc - 2004-06) e condiviso dai
diversi partner di banche del germoplasma dell’area mediterranea della rete GENMEDA (www.genmedoc.org). Il sistema, sviluppato secondo la tecnologia informatica .net,
consente l’inserimento in rete multi-utenza e la condivisione on line dei dati in tempo reale. Sono presenti quattro sezioni distinte per habitat, popolazioni, taxon e per le singole
accessioni (distinte in scheda raccolta, scheda di pulizia e
conservazione, scheda di germinazione), con una gamma
completa di informazioni previste come campi obbligatori
e come campi opzionali. Il database, inoltre, è corredato da
una ricca documentazione bibliografica incrementata nelle
singole schede e consultabile come tabella unica. Recentemente, il software è stato arricchito da una sezione magazzino per la gestione autonoma, da parte di ciascun partner,
dei movimenti interni delle accessioni (quantità esistente,
materiale prelevato per test, per cessioni, per propagazione
o altri studi sul germoplasma, ecc.).
Parallelamente, la banca del germoplasma di Catania
sta sviluppando per conto dell’Azienda Foreste Demaniali
della Regione Sicilia un software per il trattamento delle
collezioni di germoplasma di piante spontanee, soprattutto forestali, e di varietà coltivate, sia arboree che ortive,
da condividere tra i componenti della rete siciliana delle
banche del germoplasma. Tale banca-dati prevede anche la
realizzazione di un GIS collegato alle collezioni di semi e
ai siti di raccolta a livello regionale. L’obiettivo è quello di
avere un quadro reale e aggiornato del patrimonio siciliano
riguardante sia le collezioni conservate ex situ nelle diverse banche del germoplasma che, con competenze diverse,
operano sul territorio regionale, sia per le popolazioni naturali delle specie più meritevoli di attenzione e tutela.
13.
Principali pubblicazioni prodotte
Pavone P. et al. (2006); Salmeri C. et al. (2005);
Salmeri C. & Guglielmo A. (2008); Salmeri C. & Pavo-
101
ne P. (2008); Salmeri C. et al. (2008); Salmeri C. et al.
(2009a;2009b).
I riferimenti completi sono riportati in bibliografia.
14.
Collegamento a progetti di
riproduzione, reintroduzione,
restocking, display gardens,
educazione
La Banca del Germoplasma di Catania ha curato
attivamente l’allestimento delle collezioni di piante vive
presenti nell’Orto Siculo dell’Orto Botanico di Catania,
recentemente ristrutturato riproponendo alcuni degli ambienti più rappresentativi del territorio siciliano: dune
sabbiose, ambienti umidi, rupi calcaree e vulcaniche,
gariga, macchia, ambiente umido, ecc. Le piante, oltre
200 taxa molti dei quali rari ed endemici, provengono
in massima parte dalle collezioni della banca del germoplasma che ha provveduto alla loro riproduzione e
coltura per semina sia in vaso che in piena terra o mediante test di germinazione. Questo settore dell’Orto Botanico si propone come area destinata alla conservazione ex situ di specie endemiche e rare siciliane ma anche
come esposizione permanente, con finalità divulgative
ed educative, della diversità e della ricchezza floristica
esistente in natura nonché dei problemi di conservazione
e valorizzazione.
Analogamente, la Banca ha fornito il materiale vegetale per l’allestimento del campo collezione di piante
spontanee presso la sede del Parco dell’Etna, in provincia
di Catania, anch’esso destinato alla conservazione ex situ di
germoplasma autoctono etneo, ma dotato di un percorso di
fruizione interattivo per scolaresche e gruppi turistici.
Infine, la Banca sta provvedendo ad allestire, da
seme, vivai di alcune specie forestali all’interno di due riserve naturali, gestite dall’Università di Catania, da destinare a programmi di rafforzamento delle popolazioni naturali con germoplasma autoctono.
15.
Problematiche gestionali
Il personale che opera nella Banca non è sufficiente
a garantire lo svolgimento ottimale del lavoro, soprattutto
per quanto attiene alla raccolta e alla pulizia del materiale,
rappresentato negli anni da personale a contratto. La Banca
non dispone di un proprio budget da destinare al mantenimento del personale, allo svolgimento di tutte le attività,
dall’acquisto del materiale di consumo al funzionamento
delle attrezzature e dei locali. I fondi provengono unicamente dal Dipartimento di Botanica dell’Università di Catania e da eventuali progetti esterni ai quali la Banca stessa
partecipa, unica possibilità per l’eventuale potenziamento
delle strumentazioni.
16.
Approfondimenti
www.dipbot.unict.it (Dipartimento di Botanica,
Università di Catania)
www.genmedoc.org (Projet GENMEDOC)
www.semclimed.org (Projet SEMCLIMED)
102
Pavone & Salmeri
www.germoplasmasicilia.it (Rete siciliana banche
del germoplasma, Progetto POR 2000-2006 Asse 1, Misura
1.12).
www.reteribes.it (RIBES)
17.
Duplicazione
Non ci sono in atto accordi specifici di duplicazione
delle collezioni in altre banche. In occasione del progetto
GENMEDOC una ventina di accessioni di specie rare sono
state duplicate nelle banche di alcuni partner del progetto
quali il CCB a Cagliari, il Jardìn Botanico de Soller (Majorca), il CIEF a Valencia (Spagna), il Maich a Chania (Creta),
il CBNMP a Porquerolle (Francia).
18.
Progetti in atto e linee di ricerca
La Banca del Germoplasma di Catania ha partecipato, in collaborazione con il Dipartimento di Scienze
Botaniche di Palermo e relativa banca del germoplasma,
al Progetto PRIN 2007 “Conservazione ex situ e caratterizzazione tassonomica, ecofisiologica e genetica di specie
minacciate della flora spontanea italiana” che coinvolge
alcuni dei nodi della rete RIBES.
Negli ultimi anni la banca ha avuto parte attiva in alcuni progetti europei Interreg IIIB - Medocc; in particolare
per gli anni 2004-2006 il progetto GENMEDOC - Création
d’un réseau inter-régional de banques des semences de la
Méditerranée In occasione di questo progetto sono stati
definiti protocolli di raccolta e trattamento dei semi oltre
protocolli specifici per la germinazione. I risultati sono confluiti, tra l’altro, nella pubblicazione di un manuale tecnico
per la gestione del germoplasma e in un manuale di protocolli di germinazione di specie rare, entrambi scaricabili
dal sito del progetto. Nel biennio 2006-2008 ha partecipato
al progetto SEMCLIMED - Impact du changement climatique sur la flore méditerranéenne et actions de conservation. Anche in questo caso sono state definite metodologie
comuni di lavoro condivise tra i diversi partner con la realizzazione di una rivista on line Odissea semina che raccoglie pubblicazioni nel campo della conservazione sia ex
situ che in situ.
La banca del germoplasma di Catania, inoltre, fa
parte di un Consorzio chiamato CEVASABI (Centro per
la valorizzazione e la salvaguardia della biodiversità vegetale), nato nell’ambito del progetto regionale POR Sicilia
2000-2006 Asse 1, Misura 1.12 (Sistemi ad alta naturalità),
Banca del Germoplasma, Orto Botanico di Catania
grazie al finanziamento dell’Azienda regionale Foreste Demaniali della Sicilia.
Le attività di ricerca che la banca ha sinora portato
avanti nell’ambito dei diversi progetti a cui a preso parte
e che continua a condurre quale laboratorio di studio del
Dipartimento di Scienze biologiche, geologiche e ambientali dell’Università di Catania riguardano principalmente lo
studio del comportamento germinativo di taxa endemici o
rari della flora siciliana, l’analisi delle caratteristiche morfologiche e strutturali dei semi dei diversi taxa con la realizzazione di schede descrittive e relativo archivio fotografico,
nonché le tecniche di moltiplicazione e di coltivazione ex
situ di esemplari derivati da seme. Più recentemente, sono
state avviate indagini molecolari per la caratterizzazione
genomica dei campioni di diverse popolazioni con lo scopo
di valutare l’adeguatezza, sotto il profilo della variabilità
genetica, delle collezioni presenti in banca.
BIBLIOGRAFIA
Pavone P., Salmeri C. & Guglielmo A., 2006 - Conservazione ex
situ di piante rare e minacciate della flora siciliana nell’Orto
Botanico di Catania. In: La conservazione delle risorse genetiche delle specie spontanee. Roma, 22 pp.
Salmeri C., Pavone P. & Guglielmo A., 2005 - Conservazione ex
situ di piante rare e minacciate della flora mediterranea. Inform. Bot. Ital. 37: 160-161.
Salmeri C. & Guglielmo A., 2008 - L’Hortus Siculus dans le Jardin Botanique de l’Université de Catania : ses “rocailles de
la diversité” et le Projet Semclimed. Odissea Seminum 4: 19.
Ed. Universitat de València-Jardí Botànic.
Salmeri C., Lantieri A. & Pavone P., 2008 - Studio del comportamento germinativo in popolazioni siciliane del gruppo di
Dianthus rupicola Biv. Atti 103° congresso della Società Botanica Italiana: 197.
Salmeri C. & Pavone P., 2008 - La conservazione delle specie
di interesse forestale nella Banca del germoplasma dell’Orto
Botanico di Catania. Atti workshop “Arboreti, giardini botanici e di montagna e conservazione delle specie di interesse
forestale” (Catania 16-17 marzo): 9-10.
Salmeri C., Pavone P. & Guglielmo A., 2009a - Seed germination
of endemic species from Sicily. Acts 45° International Congress of SISV & FIP “Biodiversity Hotspots in the Mediterranean area”: 188.
Salmeri C., Guglielmo A. & Pavone P., 2009b - Ex situ conservation of Sicilian endemic species in the Botanical Garden of
Catania University. Acts 45° International Congress of SISV
& FIP “Biodiversity Hotspots in the Mediterranean area”: 189.