documento pdf 3MB - Museo Tridentino di Scienze Naturali

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documento pdf 3MB - Museo Tridentino di Scienze Naturali

Conservazione ex situ con piccole

banche dei semi: una soluzione

praticabile dai Giardini Alpini?

Progetto

SIAMO TUTTI BIODIVERSI?

Percorso di autoformazione guidata:

approfondimenti scientifici

7° modulo

1 e 16 dicembre 2008

Conservazione

della diversità

vegetale

Costantino Bonomi

Museo tridentino di scienze naturali

1


Pericolo di estinzione

Crisi di estinzione a livello globale

senza precedenti nella storia della Terra

1986 Conferenza BGCI, Las

Palmas: 60.000 specie a rischio

di estinzione, il 20% del totale

1999 International Botanical

Congress, St. Louis (Missouri,

USA): 100.000 specie a rischio

di estinzione, il 33% del totale

33%

20%

80%

67%


Cause

Aumento esponenziale della

popolazione umana e delle sue

attività deleterie per l’ambiente :

distruzione degli habitat

naturali

•abbandono dell’uso

tradizionale del territorio

diffusione di specie

infestanti


Trentino a rischio

30.6%

(723 su 2.359)

1,5%

(35)

12,2%

(286)

DD

LR

VU

7,1%

(168)

EN

4,1%

(97)

CR EX

2,7%

(64)

Not endangered

3%

(53)

69,4%

(1636)


Come evitare l’estinzione

l estinzione

- protezione diretta (conservazione in situ) situ situ) )

con l’istituzione ll’istituzione

istituzione di Parchi e Riserve o

vincoli d’uso dd’uso

uso

- protezione indiretta (conservazione ex situ)

raccogliere e conservare i semi in apposite

“banche banche del germoplasma” germoplasma

germoplasma” per disporre di

una riserva di sicurezza


A cosa serve una banca del

germoplasma

- rafforzamento delle popolazioni

- reintroduzione di specie estinte

- conservazione della memoria storica del

patrimonio genetico delle specie estinte in

natura


Un po’ po di storia delle banche

Le prime banche dei semi nascono associate a

istituti di ricerca agraria per il miglioramento

genetico delle piante coltivate

Successivamente si sviluppano le banche del

germoplasma a scopo protezionistico, che mirano a

conservare i semi indefinitamente


longevità (giorni)

contenuto in acqua (%)

30

20

10

0

100000

10000

1000

100

10

1

100

24

80

20

60

16

40

umidità relativa

12

8

contenuto in acqua (%)

20

Condizioni ambientali

Condizioni artificiali in

camera di essiccazione

4

Come conservare i semi

per periodi lunghi?

0

0

Fisiologia della

longevità dei

semi: come varia

a seconda delle

condizioni

ambientali


5%mc

+ 20°C

- 20°C

15%mc

1 milione di giorni

2.739 anni

100 giorni

0,27 anni

Ma quanto a lungo

possono conservarsi

vitali i semi ?

Se vengono rispettati i principi

enunciati i semi si possono

conservare per centinaia di

anni

Sperimentalmente è possibile

prevedere la perdita di vitalità

del seme con il passare degli

anni: se tutto è stato eseguito

correttamente in media a 7%

contenuto idrico e a –20°C un

seme passa da 99% a 90% in

vitalità in oltre 500 anni


Condizioni ambientali alla

maturazione dei semi in Italia

°C / %RH

Milano Jul 24 / 73*

Firenze Jul 24 / 64

Roma Jul 25 / 56

Napoli Jun 21 / 67

Bari Jun 22 / 60

Cagliari Jun 22 / 70

Palermo Jun 22 / 61

Camera di essiccazione

raffreddo

Obiettivo valori


The Millennium Seed Bank (UK)

•La prima banca dei semi a scopo

protezionistico

•Si propone di conservare 24.000 specie

entro il 2010

12


Le fasi operative in una banca

Raccolta dei semi

Essiccazione

Pulizia

Conservazione a lungo termine

Monitoraggio

e studi di germinazione


Raccolta dei semi

- scelta delle specie a cui dare priorità

- autorizzazioni alla raccolta e al transito

- materiale da campo

- raccolta dei semi soltanto nel momento della loro

maturazione


Essiccazione

Processo chiave

Meccanismo molecolare:

trattare il seme immediatamente dopo la raccolta per mantenere massima la sua

vitalità

abbassamento del

contenuto in acqua dei

semi (tra il 3 e il 7 % a

seconda della specie)

minor contenuto in acqua nel seme

aumento della VETROSITA’ VETROSITA

VETROSITA’ CELLULARE

ossia

rallentamento della mobilità mobilit mobilità cellulare e dei processi

degenerativi e di invecchiamento


Essiccazione

Metodo ottimale:

camera di essiccazione

a 15% UR e 15°C


Pulizia

(diversificata a seconda del tipo di frutto e di seme)

GRAVIMETRICA con

pulisemi ad aria soffiata

separazione detriti e semi abortiti

MECCANICA con setacci

e superfici ruvide


Conservazione a lungo termine

- in contenitori a tenuta stagna

- in freezer alla temperatura di -20° C


Monitoraggio e studi di germinazione

Monitoraggio del contenuto

in acqua dei semi ad ogni

fase, con strumento specifico

Studio dell’ecologia di

germinazione dei semi per

sviluppare appositi

protocolli per future

reintroduzioni


Substrato agar/acqua

Condizioni controllate di luce e temperatura

Dormienza, un bel problema!

Piante selvatiche presentano DORMIENZA, che ha

un preciso significato ecologico

Tipi di dormienza

Fisiologica

Morfo-fisiologica

Fisica

Studi di germinazione


- verificare l’eventuale ll’eventuale

eventuale presenza di DORMIENZA

- capirne la natura

- trovare il sistema per romperla

Semi dormienti Semi germinati

Studi di germinazione


Provincia di Trento

Servizio università e

ricerca scientifica

In Trentino

nel 2002 nasce la

Trentino Seed Bank

Una banca dei semi per le specie

Trentine a rischio di estinzione

Museo Tridentino

di Scienze Naturali


Costruito su solide basi: CFT e lista rossa del Trentino

1991-2003

700,000

Plant

distribution

records

stored in the

database


Selezionate 82 specie prioritarie secondo

Criteri globali

- specie minacciate a livello mondiale

(riportate nella 1997 IUCN red list) e presenti

in Trentino (26 species)

- tutte le specie stenoendemiche presenti in

Trentino (41 species)

Daphne petraea

Trentino Italia Mondo

Risk: LR risk: LR risk: R

RISK

MAX

EX (EX)

CR

EN (E)

VU (V)

LR (R)

DD (I)

MIN


Saxifraga facchinii

Trentino Italia Mondo

Risk: LR risk: LR risk: R

RISK

MAX

EX (EX)

CR

EN (E)

VU (V)

LR (R)

DD (I)

MIN


Criteri locali

-Tutte le specie dell’allegato II

Della direttiva Habitat 92/43/EEC

(6 specie)

- specie riportate nella lista rossa

trentina con status CR and EN e

presenti in meno di altre 3 region

Italiane (21 species)

Trentino Italy

Risk: LR risk: VU

Selezionate 82 specie prioritarie secondo

Cypripedium calceolus

RISK

MAX

EX (EX)

CR

EN (E)

VU (V)

LR (R)

DD (I)

MIN


Saxifraga facchinii

Raccolta 2002-2005

le cifre

Siti visitati 432

Campioni raccolti 341

324 giornate

3,000 ore totali

50,000 km in auto

85,000 m dislivello a piedi


Un esempio concreto

Aquilegia thalictrifolia Schott et Kotschy

Trentino Italia World

risk: LR risk: VU risk: R

RISK

MAX

EX (EX)

CR

EN (E)

VU (V)

LR (R)

DD (I)

MIN


Scelta della specie

- stenoendemismo insubrico

- areale ridotto e frammentato

- imperfettamente nota in letteratura

specie considerata

a rischio di estinzione


Caratteristiche della specie

Foglia di

Aquilegia

einseleana

Foglia di

Aquilegia

thalictrifolia


Habitat


Obiettivi del lavoro

1) acquisire dati quantitativi

sulle popolazioni note

2) studiare l’ecologia l ecologia di

germinazione dei semi

3) valutare il comportamento dei

semi se conservati in banca del

germoplasma


1: distribuzione

superficie tot.

occupata

stima n° cespi

fertili

stima n° cespi

sterili

stima n° semi

prodotti

548 m 2

1.766

1.833

901.045

categoria di rischio:

EN

Popolazioni disgiunte:

-località Puele (Valsugana, TN)

-Tramonti di Sopra, PN

-Arsiero, VI

-Passo di San Boldo, TV


Raccolta

2: ecologia di germinazione

capsula verde capsula matura semi già dispersi


Pulizia

2) separazione

gravimetrica dei

semi abortiti

2: ecologia di germinazione

1) rottura delle capsule

con pestello e setacci


2: ecologia di germinazione

Dormienza morfo-fisiologica

morfo fisiologica:

- morfologica: morfologica:

dovuta a meccanismi inibitori di natura fisica

(scarsa differenziazione dell’embrione)

dell embrione)

- fisiologica: fisiologica:

dovuta a meccanismi inibitori di tipo fisiologico

Trattamenti necessari per rompere la dormienza:

I) periodo di stratificazione calda (a 20°C) della durata minima

di 6 settimane

II) periodo di stratificazione fredda (a 5°C) della durata minima

di 12-16 settimane

III) germinazione a temperatura alternata (20/10°C) e fotoperiodo

di 12h luce/12h buio


Lunghezza dell'embrione

(mm)

Crescita dell'embrione

(dati rilevati sui semi sottoposti al test di seppellimento)

0.40

0.35

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0.00

Lunghezza dell'embrione

(mm)

Alla dispersione:

0,15 mm

0.40

0.35

0.30

Crescita dell'embrione

(ciclo di temperature +15/5/15/20°C)

dispersione, 28.7.2005 fine autunno,12.12.2005 inizio primavera,

0.25

31.3.2006

0.20

0.15

0.10

0.05

0.00

Stagione

2: ecologia di germinazione (I trattamento)

dispersione dopo 6

settimane a

Periodo di stratificazione 15°C calda (a 20°C) 15°C

della durata minima di 6 settimane

Fine autunno:

0,29 mm

dopo 4

settimane a 5°C

dopo 6

settimane a

Seme alla dispersione

dopo 4

settimane a

20°C

Inizio primavera:

0,32 mm

(0,15 mm)


Periodo di stratificazione fredda (5°C) (5 C) della durata minima di

12-16 12 16 settimane

germinazione (%)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

2: ecologia di germinazione (II trattamento)

Test di germinazione condotti su semi che hanno subito

stratificazione fredda per intervalli di tempo diversi

0 4 8 16

settimane di stratificazione

5°C 12/12

10°C 12/12

15°C 12/12

20°C 12/12

25°C 12/12


Germinazione a temperatura alternata (20/10°C) (20/10 C) e fotoperiodo

12h luce/12h buio

germinazione (%)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

2: ecologia di germinazione (III trattamento)

Test di germinazione condotti su semi riesumati il 31/03/'06

20/10°C 12/12 10 °C 12/12 15 °C 12/12 20 °C 12/12 25 °C 12/12

regime di temperatura e fotoperiodo

AT4b

AT6

AT12


vitalità (%)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

3: conservabilità conservabilit dei semi in banca

Vitalità a confronto

Il seme di Aquilegia thalictrifolia

non perde in vitalità vitalit anche se

sottoposto ai processi di

essiccazione e congelamento

semi freschi

semi essiccati

semi congelati

può essere conservato

in banca

del germoplasma


3: conservabilità conservabilit dei semi in banca

Test di invecchiamento artificiale:

45°C 45 C e 60% UR

I semi di Aquilegia thalictrifolia presentano

una longevità longevit in banca ridotta


GRAZIE

per

l’ATTENZIONE!!!

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