Chickpea is the third pulse crop in the world and for its nutritional features represents an optimal source of nutrients, vitamins and minerals in both human and animal diet. Italy is the second chickpea producer in the European Community (EU), but the Italian production, all destined for human consumption, is mainly based on local landraces growing in little farms. From 1985, because of a sudden decrease of the chickpea national production, most part of Italian market is supported by imports. This trend, fortunately, is reversing because of the attention that consumer deserve to local products and consequently the growers are stimulated to reintroduce the chickpea in the crop rotation schedules. Furthermore, studies supporting the beneficial effect of a chickpea integrated diet on human health also encourage the consumer to use this legume in the diet more than in the past. On the other hand, farmers are often hesitant in introducing this crop in their cultivation plan because of yield casualty due to adverse agronomical factors as well as some severe plant diseases such as those caused by Fusarium oxysporum and Ascochyta rabiei that could limit the use of some local landraces. For a sustainable production, it is important to integrate traditional control strategies, such as genetic resistance, with use of Biocontrol Agents (BCAs). By this work eighteen Italian landraces where characterized for some important agronomic traits and for their genetic resistance to the above mentioned fungal pathogens. Another investigated aspect was the influence on disease development of BCAs combination with the landraces genetic resistance. To this aim, a pair of Near Isogenic Lines (NILs) of chickpea, carrying a major gene of resistance to Fusarium oxysporum f. sp. ciceris race 0 (Foc0) were infected with the pathogen and treated with some BCAs. The infective mechanisms of this pathogen were also investigated supplying the NILs plants with solutions at different concentration of EDTA or fusaric acid. Results showed the presence of genetic resistance to Foc5 in some landraces used together with other useful and appreciable traits. Other landraces show different degrees of resistance to Ascochyta rabiei too. Despite the considerable degree of genetic variability evidenced by genetic analysis, the examined landraces could be used as starting material in breeding programs. Experiments conducted on NILs gave encouraging results on the potential use of integrated strategy based on the combination of genetic resistance with BCAs. These experiments also represent an advancement in the understanding of the infective mechanism of Foc0.

Il cece è la terza leguminosa da granella coltivata nel mondo; per le sue caratteristiche nutrizionali rappresenta una fonte ottimale di nutrienti, vitamine e minerali nella dieta umana così come nella nutrizione animale. L'Italia è il secondo produttore di ceci nella Comunità europea (UE), ma la produzione italiana, destinata a consumo umano, si basa principalmente su ecotipi locali prodotti in piccole aziende agricole. Dal 1985, a causa di un improvviso calo della produzione nazionale di ceci, la maggior parte del mercato italiano è sostenuta dalle importazioni. Questa tendenza, fortunatamente, è invertita grazie all'attenzione che i consumatori prestano ai prodotti locali e, di conseguenza, i coltivatori sono stimolati a reintrodurre il cece nelle pianificazioni delle rotazioni colturali. Inoltre, gli studi che sostengono l'effetto benefico di una dieta integrata di ceci sulla salute umana incoraggiano anche il consumatore a utilizzare questo legume più di quanto non lo sia stato in passato. Nonostante ciò, gli agricoltori sono spesso esitanti nell'introdurre questa coltura ni propri piani di coltivazione a causa della perdita di rendimento a causa di fattori agronomici avversi, nonché alcune gravi patologie vegetali come quelle causate da Fusarium oxysporum e Ascochyta rabiei che potrebbero limitare l'uso di alcuni ecotipi locali. Per una produzione sostenibile, è importante integrare strategie di controllo tradizionali, come la resistenza genetica, con l'uso di agenti biocontrollo (BCA – Bio Contro Agent). In questo studio sono stati caratterizzati diciotto ecotipi di cece italiani, rilevando alcuni importanti tratti agronomici oltre che la presenza in tali ecotipi di resistenze genetiche ai patogeni fungini sopra citati. Un altro aspetto indagato ha riguardato l'influenza esercitata sullo sviluppo delle malattie dalla combinazione di BCA e resistenza genetica. A questo scopo, una coppia di Linee Quasi Isogeniche (NIL – Near Isogenic Line) di ceci, portatori di un gene maggiore di resistenza a Fusarium oxysporum f. sp. ciceris razza 0 (Foc0) è stata infettata con l'agente patogeno e trattata con alcuni BCAs. I meccanismi infettivi di questo patogeno sono stati anche studiati fornendo alle piante NIL soluzioni a diversa concentrazione di EDTA o acido fusarico. I risultati hanno mostrato la presenza di resistenza genetica a Foc5 in alcuni ecotipi utilizzati nello studio, insieme ad altri tratti utili e apprezzabili. Altri ecotipi mostrano diversi gradi di resistenza anche a Ascochyta rabiei. Nonostante il notevole grado di variabilità genetica dimostrata dall'analisi genetica, gli ecotipi esaminati potrebbero essere utilizzati come materiale di partenza in programmi di miglioramento genetico volti alla preservazione e valorizzazione di materiale vegetale legati a un territorio, quali sono gli ecotipi. Gli esperimenti condotti su NILs hanno dato risultati incoraggianti sul potenziale utilizzo di una strategia integrata basata sulla combinazione di resistenza genetica e BCA. Questi esperimenti rappresentano anche un progresso nella comprensione del meccanismo infettivo di Foc0.

Characterization of Italian chickpea landraces and investigation on interaction between plant, pathogen and biocontrol agents

FIERRO, MARCO
2017

Abstract

Il cece è la terza leguminosa da granella coltivata nel mondo; per le sue caratteristiche nutrizionali rappresenta una fonte ottimale di nutrienti, vitamine e minerali nella dieta umana così come nella nutrizione animale. L'Italia è il secondo produttore di ceci nella Comunità europea (UE), ma la produzione italiana, destinata a consumo umano, si basa principalmente su ecotipi locali prodotti in piccole aziende agricole. Dal 1985, a causa di un improvviso calo della produzione nazionale di ceci, la maggior parte del mercato italiano è sostenuta dalle importazioni. Questa tendenza, fortunatamente, è invertita grazie all'attenzione che i consumatori prestano ai prodotti locali e, di conseguenza, i coltivatori sono stimolati a reintrodurre il cece nelle pianificazioni delle rotazioni colturali. Inoltre, gli studi che sostengono l'effetto benefico di una dieta integrata di ceci sulla salute umana incoraggiano anche il consumatore a utilizzare questo legume più di quanto non lo sia stato in passato. Nonostante ciò, gli agricoltori sono spesso esitanti nell'introdurre questa coltura ni propri piani di coltivazione a causa della perdita di rendimento a causa di fattori agronomici avversi, nonché alcune gravi patologie vegetali come quelle causate da Fusarium oxysporum e Ascochyta rabiei che potrebbero limitare l'uso di alcuni ecotipi locali. Per una produzione sostenibile, è importante integrare strategie di controllo tradizionali, come la resistenza genetica, con l'uso di agenti biocontrollo (BCA – Bio Contro Agent). In questo studio sono stati caratterizzati diciotto ecotipi di cece italiani, rilevando alcuni importanti tratti agronomici oltre che la presenza in tali ecotipi di resistenze genetiche ai patogeni fungini sopra citati. Un altro aspetto indagato ha riguardato l'influenza esercitata sullo sviluppo delle malattie dalla combinazione di BCA e resistenza genetica. A questo scopo, una coppia di Linee Quasi Isogeniche (NIL – Near Isogenic Line) di ceci, portatori di un gene maggiore di resistenza a Fusarium oxysporum f. sp. ciceris razza 0 (Foc0) è stata infettata con l'agente patogeno e trattata con alcuni BCAs. I meccanismi infettivi di questo patogeno sono stati anche studiati fornendo alle piante NIL soluzioni a diversa concentrazione di EDTA o acido fusarico. I risultati hanno mostrato la presenza di resistenza genetica a Foc5 in alcuni ecotipi utilizzati nello studio, insieme ad altri tratti utili e apprezzabili. Altri ecotipi mostrano diversi gradi di resistenza anche a Ascochyta rabiei. Nonostante il notevole grado di variabilità genetica dimostrata dall'analisi genetica, gli ecotipi esaminati potrebbero essere utilizzati come materiale di partenza in programmi di miglioramento genetico volti alla preservazione e valorizzazione di materiale vegetale legati a un territorio, quali sono gli ecotipi. Gli esperimenti condotti su NILs hanno dato risultati incoraggianti sul potenziale utilizzo di una strategia integrata basata sulla combinazione di resistenza genetica e BCA. Questi esperimenti rappresentano anche un progresso nella comprensione del meccanismo infettivo di Foc0.
Chickpea is the third pulse crop in the world and for its nutritional features represents an optimal source of nutrients, vitamins and minerals in both human and animal diet. Italy is the second chickpea producer in the European Community (EU), but the Italian production, all destined for human consumption, is mainly based on local landraces growing in little farms. From 1985, because of a sudden decrease of the chickpea national production, most part of Italian market is supported by imports. This trend, fortunately, is reversing because of the attention that consumer deserve to local products and consequently the growers are stimulated to reintroduce the chickpea in the crop rotation schedules. Furthermore, studies supporting the beneficial effect of a chickpea integrated diet on human health also encourage the consumer to use this legume in the diet more than in the past. On the other hand, farmers are often hesitant in introducing this crop in their cultivation plan because of yield casualty due to adverse agronomical factors as well as some severe plant diseases such as those caused by Fusarium oxysporum and Ascochyta rabiei that could limit the use of some local landraces. For a sustainable production, it is important to integrate traditional control strategies, such as genetic resistance, with use of Biocontrol Agents (BCAs). By this work eighteen Italian landraces where characterized for some important agronomic traits and for their genetic resistance to the above mentioned fungal pathogens. Another investigated aspect was the influence on disease development of BCAs combination with the landraces genetic resistance. To this aim, a pair of Near Isogenic Lines (NILs) of chickpea, carrying a major gene of resistance to Fusarium oxysporum f. sp. ciceris race 0 (Foc0) were infected with the pathogen and treated with some BCAs. The infective mechanisms of this pathogen were also investigated supplying the NILs plants with solutions at different concentration of EDTA or fusaric acid. Results showed the presence of genetic resistance to Foc5 in some landraces used together with other useful and appreciable traits. Other landraces show different degrees of resistance to Ascochyta rabiei too. Despite the considerable degree of genetic variability evidenced by genetic analysis, the examined landraces could be used as starting material in breeding programs. Experiments conducted on NILs gave encouraging results on the potential use of integrated strategy based on the combination of genetic resistance with BCAs. These experiments also represent an advancement in the understanding of the infective mechanism of Foc0.
Foc; biocontrol agents; chickpea; Ascochyta rabiei; fusaric acid
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11695/73182
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