I, Me II e Me III nelle due date di campionamento: 71 e 91 giorni dopo la piena fioritura. Tutti i valori sono il risultato della media di otto frutti campionati le lettere indicano le differenze significative tra le tre aree, all’interno della stessa data di campionamento, secondo l’ANOVA con p=0.05. Nel grafico B sono riportati i dati del grafico A espressi in percentuale dell’area occupata da Me I, Me II e Me III sul mesocarpo totale.
0 100 200 300 400 500 600 700
71
91
A
re
a
m
es
oc
ar
po
(m
m
2)
Giorni dopo la piena fioritura
Me I
Me II
Me III
A
a
b
a
a
b
86,0
44,1
15,9
14,0
40,0
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
71
91
%
a
re
a
m
es
oc
ar
po
Giorni dopo la piena fioritura
B
123 Figura 40: Numero di cellule stimato in tre diverse aree del mesocarpo del frutto di susino (cv. Red Beaut) pienamente irrigata (A). Ogni istogramma rappresenta il numero medio di cellule stimato in Me I, Me II e Me III nelle due date di campionamento: 71 e 91 giorni dopo la piena fioritura. Tutti i valori sono il risultato della media di otto frutti campionati le lettere indicano le differenze significative tra le tre aree, all’interno della stessa data di campionamento, secondo l’ANOVA con p=0.05. Nel grafico B sono riportati i dati del grafico A espressi in percentuale del numero medio di cellule stimato per Me I, Me II e Me III sul numero di cellule totali stimate nel mesocarpo totale.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000
71
91
N
um
er
o
ce
ll
ul
e
m
es
oc
ar
po
Giorni dopo la piena fioritura
Me I
Me II
Me III
aa
c
b
b
a
A
87,6
49,4
19,3
12,4
31,3
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
71
91
%
n
um
er
o
ce
llu
le
Giorni dopo la piena fioritura
B
124 Ponendo a confronto le due tesi idriche (pienamente irrigata FI e in deficit idrico DI) nella varietà Angeleno, è possibile osservare quale sia stato l’effetto del deficit idrico controllato sulle caratteristiche istologiche del mesocarpo.
In Figura 41 A è possibile vedere come l’area del mesocarpo sia aumentato in modo lineare nella tesi pienamente irrigata, triplicando tra la prima e l’ultima data di campionamento. La tesi in deficit idrico, invece, non evidenzia lo stesso andamento; nella seconda data di campionamento (fine del deficit idrico durato 49 giorni) l’area del mesocarpo risulta essere del 30.5% in meno di quella della tesi pienamente irrigata. È interessante inoltre notare che, nell’ultima data di campionamento, dopo 59 giorni dal ripristino della piena irrigazione in DI, i valori dell’area del mesocarpo delle due tesi siano molto simili, indicando quindi un recupero nelle dimensioni del mesocarpo da parte della tesi in deficit.
Analizzando il numero di cellule stimate che compongono il mesocarpo (Figura 41 B) è possibile osservare come tra la prima e la seconda data di campionamento ci sia un aumento del numero di cellule nella tesi pienamente irrigata, mentre tra la seconda data e la terza il numero di cellule per tale tesi rimane quasi invariato. La tesi in deficit idrico, manifesta un minor aumento del numero di cellule tra la prima e la seconda data di campionamento (tale intervallo corrisponde con il periodo di stress); nella data intermedia abbiamo una differenza significativa del numero di cellule nel mesocarpo tra le due tesi irrigue, con 17,1% in meno di cellule nella tesi in deficit. La differenza viene recuperata a seguito del ripristino dell’irrigazione (tra la seconda e terza data di campionamento), infatti, alla raccolta, il numero di cellule tra le due tesi non è significativamente diverso.
L’area media delle cellule del mesocarpo (Figura 41 C) ha lo stesso andamento dell’area del mesocarpo (Figura 41 A); le cellule della tesi pienamente irrigata hanno un aumento di volume lineare nelle tre date di campionamento, mentre nella tesi in deficit idrico, le cellule sembrano risentire negativamente dell’effetto della carenza di acqua e alla fine dello stress imposto (seconda data di campionamento) risultano avere un’area minore delle cellule della tesi pienamente irrigata del 18.2%. Alla raccolta (59 giorni dopo il ripristino della piena irrigazione) l’area delle cellule appartenenti alle due tesi irrigue raggiungono valori statisticamente uguali.
125 Figura 41: Area del mesocarpo espressa in mm2 (A), numero di cellule del mesocarpo (B) e area media delle cellule del mesocarpo espressa in mm2 (C) nella varietà Angeleno. Ogni punto rappresenta la media di otto repliche. Sono rappresentate le due tesi idriche: Pienamente irrigata (cerchietti neri) e deficit idrico (cerchietti bianchi). La linea orizzontale in basso rappresenta il periodo di deficit idrico. Le linee verticali rappresentano la differenza minima significativa (LSD, p=0.05 e p=0.01). Gli asterischi evidenziano le differenze statisticamente significative: * significativa, ** altamente significativa.
**
*
**
126 Analizzando in dettaglio la risposta delle tre regioni del mesocarpo allo stress idrico si può osservare che hanno reazioni diverse all’imposizione del deficit.
Nell’area del mesocarpo più esterna nel frutto (Me I) tutti i valori della tesi pienamente irrigata hanno un andamento analogo a quello del mesocarpo totale, sia come area occupata da tale regione (Figura 42 A) e sia come dimensioni e area delle cellule che lo compongono (Figura 42 D e G, rispettivamente). Confrontando i valori con la tesi in deficit idrico si può osservare che, nella seconda data di campionamento, che corrisponde con la fine del deficit idrico, i parametri maggiormente influenzati negativamente dalla carenza idrica sono: area di Me I, la cui differenza è altamente significativa, e il numero di cellule che lo compongono. L’area delle cellule di Me I non sembra rispondere all’imposizione del deficit. I valori osservati alla raccolta tornano ad essere uguali tra le due tesi idriche.
Me II sembra avere una risposta perfettamente opposta a quella di Me I, ovvero l’unico parametro che viene influenzato negativamente dalla carenza idrica è l’area cellulare (Figura 42 H), con una differenza altamente significativa tra le due tesi nella seconda data di campionamento. Anche in questo caso tutti i valori osservati alla raccolta tornano ad essere uguali tra le due tesi idriche.
Infine, nella regione più interna del mesocarpo, solo l’area da essa occupata (Figura 42 C) sembra rispondere negativamente allo stress, il numero e la dimensione delle cellule hanno valori simili tra le due tesi imposte. Come per le regini precedenti i valori osservati in raccolta sono uguali tra le due tesi.
Dalle analisi svolte sulla cuticola della varietà Angeleno nell’ultima data di campionamento, ovvero alla raccolta, si osserva che il deficit idrico non sembra aver avuto effetti sull’area della cuticola, ma ci sono differenze tra le due tesi se di osservano la lunghezza e lo spessore della cuticola che si trova sopra 10 cellule adiacenti di pericarpo; nello specifico la lunghezza è significativamente maggiore e l’altezza è significativamente minore per la tesi pienamente irrigata rispetto a quella in deficit (Tabella 13).
127 Figura 42: Valori medi di otto repliche nella varietà Angeleno (dall’alto verso il basso) dell’area del mesocarpo espressa in mm2, il numero di cellule del mesocarpo e l’area media delle cellule del mesocarpo espressa in mm2; da sinistra verso destra rappresentazione dei tre parametri per Me I, Me II e Me III. I cerchietti neri rappresentano i valori della tesi pienamente irrigata (FI), i cerchietti bianchi rappresentano la tesi deficit idrico (DI). La linea orizzontale in basso rappresenta il periodo di deficit idrico. Le linee verticali rappresentano la differenza minima significativa (LSD, p=0.05 e p=0.01). Gli asterischi evidenziano le differenze statisticamente significative: * significativa, ** altamente significativa.
** * * * * ** Deficit idrico
128 Tabella 13: Valori medi di otto repliche con rispettiva deviazione standard della lunghezza della cuticola sovrastante a 10 cellule adiacenti dell’esocarpo, altezza e area della stessa cuticola per le due tesi irrigue: pienamente irrigate (FI) e in deficit idrico controllato (DI). Nell’ultima colonna sono riportati i valori della differenza minima significativa (LSD, p=0.05). * indica le differenze statisticamente significative.
Tesi Media µm Dev. St. LSD
Lunghezza cuticola (10 cellule) FI 161 ± 27.71 24.152* DI 137 ± 15.70 Altezza cuticola FI 3.78 ± 0.48 0.622* DI 4.47 ± 0.66
Tesi Media µm2 Dev. St. LSD
Area cuticola
FI 603 ± 78.87
94.769
129 Discussione
Le cellule che compongono il mesocarpo dei frutti posso avere caratteristiche diverse sulla base della loro posizione all’interno della polpa. Hammami e Rapoport (2012) hanno descritto la struttura istologica del frutto di olivo che risulta essere costante nelle quattro varietà prese in esame, le cultivar scelte differiscono per le dimensioni del frutto; appena sotto l’epidermide sono presenti quattro strati di cellule ovali le cui dimensioni cresco dall’esterno verso l’interno del frutto e il cui asse maggiore è parallelo all’epidermide; a seguire cinque strati di cellule tondeggianti il cui diametro aumenta dall’esterno verso l’interno del frutto ed infine porzione di mesocarpo costituita da cellule ovali con l’asse maggiore radiale al frutto. Anche nel mesocarpo dell’albicocco sono presenti cellule con caratteristiche diverse tra loro, nella parte centrale del mesocarpo sono presenti cellule tondeggianti con dimensioni regolari, nella zona adesa al nocciolo le cellule sono strette e lunghe posizionate radialmente rispetto al frutto, attorno ai canali vascolari invece le cellule si fanno progressivamente più piccole avvicinandoci al canale (Archibald e Melton 1987).
Le informazioni che riguardano la struttura istologica del frutto del susino non sono molte, è noto che l’ovario presenta una sutura nel carpello evidente anche nel frutto maturo sotto forma di sutura nella parte esterna del frutto e di dentellatura nel nocciolo; in corrispondenza della dentellatura vi è una minore adesione tra i tessuti del mesocarpo e dell’endocarpo; l’endocarpo è costituito da tre regioni istologiche, le due zone più esterne sono caratterizzate da multistrati di cellule sclerotizzate e allungate che differiscono per l’orientamento delle stesse, la regione più esterna ha le cellule disposte verticalmente, mentre in quella più interna sono disposte in modo tangenziale, l’ultima regione, quella vicino al seme, è costituita da due a quattro strati di cellule isodiametriche. Nei dotti vascolari che si trovano nel nocciolo vi è presente tessuto mesocarpico (Esau, 1977).
Dalle analisi svolte nel presente lavoro è stato possibile descrivere le caratteristiche istologiche del mesocarpo di susino, mettendo a confronto una varietà tardiva (Angeleno) con una varietà precoce (Red Beaut) e come tali caratteristiche variano durante la terza fase di accrescimento del frutto. Il mesocarpo è suddiviso in tre regioni (dall’esterno verso l’interno del frutto Me I, Me II e Me III) le cui cellule hanno caratteristiche diverse, vicino il pericarpo si osservano cellule con forma variabile e di piccole dimensioni, allontanandosi dalla buccia e spostandosi verso il nocciolo del frutto è possibile osservare cellule più grandi delle precedenti ma sempre con forma tondeggianti, l’ultima tipologia di cellule situata vicino all’endocarpo ha dimensioni approssimativamente come le cellule della zona Me II ma con una forma allungata il cui asse più lungo è radiale nel frutto. Per la varietà Angeleno le tre
130 tipologie di cellule sono presenti in tutte e tre i momenti di campionamento della terza fase di accrescimento del frutto, mentre la varietà Red Beaut non presenta la regione Me II nella prima data di campionamento.
Le varie regioni istologiche del mesocarpo possono influenzare le caratteristiche pomologiche del frutto, ma attualmente non sono ancora presenti studi che mettano in relazione tali caratteristiche con la qualità del frutto, sono invece documentati gli effetti che la gestione dell’irrigazione può avere sulla produzione e la qualità del frutto.
Nelle produzioni ortofrutticole l’aumento della disponibilità idrica aumenta le dimensioni dei frutti (Fereres et al., 2003). I frutti possono avere risposte diverse in base a quando l’acqua viene somministrata alle piante (Lavee et al., 2007) e in base alla quantità fornita (Tognetti et al. 2006, Fereres e Soriano 2007). La fase della crescita del frutto del susino identificata come meno sensibile allo stress idrico è la seconda fase di accrescimento del frutto (Mitchell e Chalmers 1982; Larson et al., 1988; Girona et al., 1993; Naor et al., 2006); questa fase è determinata da un basso tasso di crescita del frutto e dall’indurimento del nocciolo (Chalmers e Ende, 1977). Per la varietà Black Gold è stato osservato che con la restituzione del 33% o del 66% del fabbisogno idrico giornaliero durante tutta la terza fase di accrescimento del frutto, le dimensioni del frutto sono influenzate negativamente, se lo stress viene imposto dopo la raccolta non ci sono danni per la produzione dell’anno successivo (Intrigliolo e Castel, 2005), ma se condizioni di stress idrico persistono per molti anni consecutivi, sette nel caso dell’esperimento in, è stato osservato che il carico dei frutti tende a diminuire negli anni. Questo calo produttivo non è necessariamente sfavorevole nei sesti ad alta densità d’impianto, in quanto per migliorare la qualità dei frutti è di solito previsto il diradamento del carico degli stessi, quindi una riduzione iniziale di tale carico potrebbe diminuire i costi di gestioni previsti dal diradamento (Intigliolo et al., 2013).
Nel presente studio, per la varietà Angeleno, lo stress idrico è stato applicato durante l’inizio della terza fase di accrescimento del frutto per una durata di 50 giorni, dopo i quali l’irrigazione è stata pienamente ripristinata fino a data di raccolta che è avvenuta dopo 55 giorni dal ripristino dell’irrigazione; dalle analisi svolte si è osservato che l’area del mesocarpo, il numero e l’area delle cellule che lo compongono risentono negativamente dello stress idrico imposto evidenziando valori significativamente minori nella tesi in deficit alla fine del periodo di stress idrico; alla raccolta i tre parametri osservati nella tesi in deficit e in quella di controllo hanno valori statisticamente uguali, questo dimostra una buona capacità di recupero a seguito del ripristino dell’irrigazione. Anche in altre specie arboree, l’irrigazione influenza i parametri istologici dei frutti, in olivo le dimensioni del frutto, il numero e le
131 dimensioni delle cellule vengono influenzati negativamente se è imposto uno stress idrico (Hammami e Rapoport 2012; Rapoport et al., 2004; Gucci et al., 2009).
In alcune drupacee è stato dimostrato che le caratteristiche istologiche dei frutti dipendono dal genotipo della pianta. Olmstead et al. (2007), hanno osservato come la dimensione dei frutti e il numero di cellule che compongono il mesocarpo delle ciliegie siano strettamente correlati alla varietà oggetto di studio; in tali analisi, svolte su cinque varietà di ciliegio, hanno inoltre dimostrato che il numero di cellule che compongono il mesocarpo è positivamente correlato alla dimensione del frutto. Successivamente sono stati isolati due geni appartenenti alla famiglia genica CNR, il gene PavCNR12 e il gene PavCNR20, potenziali candidati della dimensione delle ciliegie e delle visciole (De Franceschi et al., 2013). Anche altri fattori endogeni possono modificare le caratteristiche del mesocarpo; nella varietà Fay Elberta del pesco il numero di cellule presenti nel mesocarpo, e quindi la dimensione del frutto, è influenzato positivamente dalla fertilità del fiore (Bradley et al., 1959), mentre la concentrazione di acido gibberellico, sempre per la medesima varietà, non ha nessun effetto sul numero di cellule, ma ne aumenta il volume e quindi la dimensione del frutto (Bradley e Crane 1962).
Per la varietà Angeleno è stata osservata la risposta delle regioni del mesocarpo allo stress idrico imposto. In Me I il numero delle cellule risente negativamente dello stress idrico ma l’area di queste rimane invariata, mentre in Me II la risposta è perfettamente l’opposto, ovvero il numero delle cellule rimane invariato e l’area di queste diminuisce. A seguito del ripristino dell’irrigazione tutti i parametri di tutte le aree del mesocarpo della tesi in deficit raggiungono gli stessi valori della tesi di controllo confermando la capacità di recupero evidenziata nell’osservazione generale del mesocarpo.
Un’altra struttura importante del frutto è la cuticola, un rivestimento idrofobico che si trova sulla pagina superiore delle foglie e all’esterno dei frutti, la cui funzione è quella di isolare tali strutture dall’esterno limitando attacchi da parte di funghi o altri microorganismi (Bain e McBean 1967); la cuticola dei frutti è la prima barriera di difesa e attacco contro agenti biotici e abiotici, preservare tale struttura anche in post raccolta garantisce una conservazione migliore dei frutti in stoccaggio e quindi aumentare i ricavi economici (Lara et al., 2014). Il susino ricopre i propri frutti con un copioso strato di cuticola, viene quindi classificato come frutto altamente ceroso (Mukhtar et al., 2014), che è costituita principalmente da cera e cutina che vengono depositate sul frutto insieme fino alla decima settimana dopo la piena fioritura che corrisponde con la fine della fase di indurimento del nocciolo, in minore quantità viene depositata anche successivamente, ma la cuticola presente
132 alla decima settimana è sufficiente per rivestire il frutto anche dopo la terza fase di accrescimento del frutto, se il frutto aumenta eccessivamente le sue dimensioni si possono creare delle crepe sulla superficie della cuticola compromettendone la funzione protettiva (Knoche e Perchel 2007). Dalle nostre analisi è stato possibile osservare che nella varietà Angeleno, a seguito di uno stress idrico applicato all’inizio della terza fase di accrescimento del frutto, i frutti delle due tesi non differiscono per area cuticolare, ma la lunghezza della cuticola sopra 10 cellule adiacenti tra loro dell’esocarpo è maggiore per la tesi pienamente irrigata, mentre lo spessore della cuticola presente sopra le stesse cellule è maggiore per a tesi in deficit idrico.
Con le analisi svolte è stato quindi possibile descrivere le caratteristiche istologiche del mesocarpo e la loro trasformazione durante la terza fase di accrescimento del frutto, sono state inoltre messe a confronto tali caratteristiche tra una varietà precoce e una tardiva. Le analisi riguardanti lo stress idrico hanno evidenziato un’ottima capacità di recupero del mesocarpo a seguito del ripristino dell’irrigazione in quanto, tutti i parametri osservati, hanno una risposta negativa al deficit che viene completamente recuperata quando le condizioni idriche tornano ad essere ottimali.
133 Bibliografia
Archibaldi R. D. e Melton L. D., 1987. The anatomy of the fleshy pericarp of maturing Moorpark apricot, Prunus armeniaca. New Zealnd Jurnal of Botany, 25: 181-184;
Bain J. M. e McBean D. M., 1967. The structure of the cultivar wax of prune plums and its influence as a water barrier. Australian Journal of Biological Sciences, 20: 895-900;
Bradley M. V., 1959. Mean cell size in the mesocarp of mature peaches of different sizes. American Society for Horticultural Science, 73: 120-124;
Bradley M. V. e Crane J. C., 1962. Cell division and enlargement in mesocarp parenchyma of gibberellin-induced parthenocarpic peaches. Botanical Gazette, 123(4): 243- 146;
Chalmers, D.J. e Ende B. V. D, 1977. The relation between seed and fruit development in the peach (prunus persica L.). Annals of Botany, 41: 707-714;
Cui N., Du T., Kang S., Li F., Zhang J., Wang M., Li Z., 2008. Regulated deficit irrigation improved fruit quality and water use efficiency of pear-jujube trees. Agricultural Water Management, 95: 489-497;
De Franceschi P., Stergmeir T., Cadrera A., Van Der Knaap E., Rosyara U. R., Sebolt A. M., Dondini L., Dirlewanger E., Quero-Garcia J., Campoy J. A., Iezzoni A. F., 2013. Cell number regulator genes in Prunus provide candidate genes for the control of fruit size in sweet and sour cherry. Molecular Breeding, 32: 311-326;
Esau K., 1977. Anatomy of seed plant. Seconda Edizione Jhon Wiley e Sons, New York. 443-448;
Fereres E., Goldhamer D. A., Parsons L. R., 2003. Irrigation water management of horticultural crops. Horticultural Science, 38(5): 1036-1042;
Fereres E. e Soriano M. A., 2007. Deficit irrigation for reducing agricultural water. Journal of Experimental Botany, 58(2): 147-159;
Girona, J., Mata M., Goldhamer D. A., Johnson R. S., DeJong T. M., 1993. Patterns of soil and tree water status and leaf functioning during regulated deficit irrigation scheduling in peach. Journal of American Society for Horticultural Science, 118: 580-586;
Gucci R., Lodolini E. M., Rapoport H., 2009. Water deficit-intriduced changes in mesocarp cellular processes and the relationship between mesocarp and endocarp during olive fruit development. Tree Physiology, 29: 1575-1585;
Gur A., 1986. Plum. CRC Handbook of fruit set and development, 401-418;
Hammami S. B., Rapoport H. F., 2012. Qualitative analysis of cell organization in the external region of olive fruit. International Journal of Plant Sciences, 173(9): 993-1004;
134 Intrigliolo, D. S., Castel J. R., 2005. Effects of regulated deficit irrigtion on growth and yield of young Japanese plum trees. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 80: 177-182;
Intrigliolo D. S., Castel J. R., 2010. Response of plum trees to deficit irrigation under two crop levels: tree growth, yield and fruit quality. Irrigation Science, 28: 525-534;
Intrigliolo D. S., Ballester C., Castel J. R., 2013. Carry-over effects of deficit irrigation applied over seven seasons in a developing Japanese plum orchard. Agricultural Water Management, 128: 13-18;
Knoche M., Peschel S., 2007. Deposition and Strain of the Cuticle of Developing European Plum Fruit. Journal of the American Society for Horticultural Science, 132(5): 597- 602;
Lara I., Belge B., Goulao L. F., 2014. Review The fruit cuticle as a modulator of postharvest quality. Postharvest Biology and Technology Postharvest Biology and Technology, 87: 103-112;
Larson K. D., De Jong T. M., Johnson R. S., 1988. Physiological and growth responses of mature peach trees to postharvest water stress. Journal of the American Society for Horticultural Science, 113: 296-300;
Lavee S., Hanoch E., Wodner M., Adramowitch H., 2007. The effect of predetermined deficit irrigation on the performance of cv. Muhasan olive (Olea europaea L.) in the eastern coastal plain of Israel. Scientia Horticulturae, 113: 156-163;
Marsal J., Papoport H., Manrique T., Girona J., 2000. Pear fruit growth under regulated deficit irrigation in container-grown trees. Scientia Horticulturae, 85: 243-259;
Mitchell P. D., Chalmers D. J., 1982. The effect of reduced water supply on peach tree growhth and yields. Journal of the American Society for Horticultural Science, 107: 853-856;
Mukhtar A., Damerowb L., Blanke M., 2014. Non-invasive assessment of glossiness and polishing of the wax bloom of European plum. Postharvest Biology and Technology, 87: 144-151;
Naor A., Peres M., Greenblat Y., Gal Y., Arie B., 2004. Effects of pre-harvest