Conservazione di microrganismi del suolo per lo studio e la tutela della biodiversità

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Conservazione di microrganismi del suolo per lo studio e la tutela della biodiversità

Alessandro Florio, Anna Benedetti

To cite this version:

Alessandro Florio, Anna Benedetti. Conservazione di microrganismi del suolo per lo studio e la tutela della biodiversità. 9. Convegno Nazionale Biodiversità, CIGM Centro Interuniversitario del Germoplasma Mediterraneo (CIGM). ITA. Università degli Studi di Bari Aldo Moro, ITA. Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari (IAMB), ITA., Sep 2012, Bari, Italy. 365 p. �hal-01826006�

IX C ONVEGNO NAZIONALE

BIODIVERSITÀ

Atti del convegno

Vol. 3

Territorio, Paesaggio e Servizi Eco-sistemici

A cura di:

Generosa Calabrese Carmela Pacucci Wanda Occhialini Girolamo Russo

5-7 settembre 2012

Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari Valenzano, Bari (Italia)

CIHEAM-IAMB, 2013

O

· CIGM Centro Interuniversitario del Germoplasma Mediterraneo

· Uni Ba Università di Bari

· CIHEAM- IAMB Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari

C

· Uni Ba Università di Bari

· CIHEAM- IAMB Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari

· UniBas Università della Basilicata

· CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche

· SISA Società Italiana di Scienza dell’Alimentazione

· AISSA Associazione Italiana Società Scientifiche Agrarie

· Regione Puglia Assessorato alle Risorse Agroalimentari

· Consiglio Regionale della Puglia

· MiPAAF Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali

C

· Uni Ba Università di Bari

· CIHEAM- IAMB Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari

· Life + Dinamo

· Villafrut

· Fondazione Cassa di Risparmio di Puglia

· Banca Carime (Cassa di Risparmio Meridionale)

· Regione Puglia Assessorato alle Risorse Agroalimentari

C

Elio ALBA Università della Basilicata

Antonio BLANCO Università di Bari “Aldo Moro”

Ferdinando BRANCA Università di Catania Generosa CALABRESE CIHEAM IAMB Tiziano CARUSO Università di Palermo Innocenza CHESSA Università di Sassari Luigi DE BELLIS Università del Salento

Stefania DE PASCALE Università di Napoli “Federico II”

Antonio ELIA Università di Foggia

Cosimo LACIRIGNOLA CIHEAM IAMB Claudio LETO Università di Palermo

Silvano MARCHIORI Università del Salento Vito MICCOLIS Università della Basilicata Giambattista POLIGNANO CNR-IGV - Bari Francesco SUNSERI Università di Reggio Calabria Angelo TURSI Università di Bari “Aldo Moro”

C

Girolamo RUSSO (Presidente) Università di Bari “Aldo Moro”

Claudia BAUBLYS CIHEAM IAMB Venturino BISIGNANO CNR-IGV - Bari

Laura D’ANDREA Università di Bari “Aldo Moro”

Giuseppe FERRARA Università di Bari “Aldo Moro”

Mario GALANTE Università della Basilicata

Angela Maria Stella MATARRESE Università di Bari “Aldo Moro”

Carmela PACUCCI Università di Bari “Aldo Moro”

Anna Rita SOMMA Biblioteca Consiglio Regione Puglia

S

Carmela PACUCCI (Segretaria) Università di Bari “Aldo Moro”

Laura D’ANDREA Università di Bari “Aldo Moro”

Angela Maria Stella MATARRESE Università di Bari “Aldo Moro”

© CIHEAM-IAMB , V

, 2013

V

S

VOLUME III

TERRITORIO, PAESAGGIO E SERVIZI ECO-SISTEMICI

INTRODUZIONE

COSIMO LACIRIGNOLA XIII

PRESENTAZIONE

GIROLAMO RUSSO XV

BIODIVERSITÀ FORESTALE, SERVIZI ECOSISTEMICI E BIOTECNOLOGIE

GIUSEPPESCARASCIA-MUGNOZZA XVI

3.1. IL FINANZIAMENTO DI NATURA 2000 IN PUGLIA NELLA PROGRAMMAZIONE COMUNITARIA 2014-2020. OPPORTUNITÀ E CRITICITÀ PER LA PUGLIA

LUIGI BOCCACCIO 3

3.2. COLLEZIONI DI MICRORGANISMI DEL SUOLO PER LO STUDIO E LA TUTELA DELLA BIODIVERSITÀ

ALESSANDRO FLORIO, ANNA BENEDETTI 10

3.3. SERVIZI ECO-SISTEMICI E FAUNA SELVATICA: PRIMI RISULTATI DI UNA RICERCA NELLA REGIONE TOSCANA

MARCO GENGHINI, SARA INNOCENTI, MARCO FERRETTI 17

3.4. INN2000 UN PROGETTO DI COMUNICAZIONE SU RETE NATURA 2000 IN BASILICATA: BIODIVERSITÀ, AMBIENTE, AGRICOLTURA, CULTURA DEI LUOGHI PATRIZIA MENEGONI, FEDERICA COLUCCI, RICCARDO GUARINO, CLAUDIA TROTTA,

MARIA SIGHICELLI, VALENTINA IANNILLI, PAOLA NOBILI 26

3.5. IL CONTRIBUTO DELL’INVENTARIO FORESTALE NAZIONALE ALLA STIMA DEL VALORE DELLA BIODIVERSITÀ DEI BOSCHI ITALIANI

GIUSEPPE PIGNATTI, FLORA DE NATALE, ANGELO MARIANO, PATRIZIA GASPARINI 32

3.6. GEOGRAFIA ED ECOLOGIA: DUE SCIENZE COMPLESSE CHE INDIVIDUANO E INTERPRETANO LE REALTÀ OGGETTIVE DELL'AMBIENTE

EMANUELE POLI 41

3.7. GLI OLIVETI SECOLARI COME HNVF

NICOLETTA TARTAGLINI, GENEROSA CALABRESE, GAETANO LADISA, LAURA PETTITI,

LUIGI SERVADEI 50

VI

3.8. GESTIONE SOSTENIBILE E CONSERVAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ FORESTALE NELLE AREE NATURALI PROTETTE

MATTEO TOMAIUOLO 58

3.9. LA VALLE DI STIGNANO NEL PARCO NAZIONALE DEL GARGANO: UN ESEMPIO DI POSSIBILE RECUPERO E VALORIZZAZIONE DEL PAESAGGIO AGRARIO E FORESTALE

LAURA D’ANDREA, MASSIMO CALDARA 66

3.10. INDAGINE PRELIMINARE SULL’ARANEOFAUNA DELLA RISERVA NATURALE REGIONALE ORIENTATA “LAGHI DI CONVERSANO E GRAVINA DI MONSIGNORE”

MARTA LUCIA, PAMELA LOVERRE, ROCCO ADDANTE 71

3.11. EFFETTI A BREVE TERMINE SULLA BIODIVERSITà LOCALE A SEGUITO DELLA REALIZZAZIONE DI UNO STAGNO D'ACQUA PERMANENTE NELLA ZONA UMIDA DELLA RISERVA NATURALE DI TORRE GUACETO (BR)

GIACOMO MARZANO, CATERINA SCARAFINO, LEONARDO BECCARISI, FRANCO MARINÒ,

ALESSANDRO CICCOLELLA 77

3.12. MONITORAGGIO DELLA BIODIVERSITÀ MICROBICA DEI SUOLI DEL LAZIO

GIANLUCA RENZI, BRUNO PENNELLI, ANNA BENEDETTI 86

3.13. SPECIE SPONTANEE DELLA FLORA SICILIANA DI POSSIBILE IMPIEGO QUALI WILDFLOWERS

DOMENICA SCUDERI, ROSA DI GREGORIO, STEFANIA TOSCANO, DANIELA ROMANO 90

3.14. ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE ISTITUZIONALE PER LA VALORIZZAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ PRESSO LA BIBLIOTECA DEL CONSIGLIO REGIONALE DELLA PUGLIA

ANNA RITA SOMMA 96

3.15. CARATTERIZZAZIONE FLORISTICA DELLE PRATERIE ARIDE DELLA CLASSE FESTUCO- BROMETEA BR.-BL. ET TX. EX KLIKA ET HADAČ 1944 NELLA REGIONE ADRIATICA

MASSIMO TERZI, ROMEO DI PIETRO 104

3.16. IL PROGETTO LIFE DINAMO: UN MODELLO DI APPROCCIO INTEGRATO PER LA CONSERVAZIONE E L’INCREMENTO DELLA BIODIVERSITÀ NELLE AREE AGRICOLE (LIFE08 NAT/IT/000324)

PAOLA CARRABBA, MASSIMILIANO DE MEI, LAURA MARIA PADOVANI, LORETTA BACCHETTA,

DAVIDE MARINO, SOPHIA VALENTI, ANGELO CAPPUCCIO 112

3.17. UCCELLI COMUNI IN ITALIA: GLI ANDAMENTI DI POPOLAZIONE DAL 2000 AL 2010 CLAUDIO CELADA, PATRIZIA ROSSI, LORENZO FORNASARI, GUIDO TELLINI FLORENZANO 119

3.18. IBA (IMPORTANT BIRD AREAS) MARINE: VERSO LA DESIGNAZIONE DELLE ZPS A MARE

GIORGIA GAIBANI, JACOPO G. CECERE, LICIA CALABRESE, PAOLO PIOVANI, CLAUDIO CELADA 124

VII

3.19. VALUTAZIONE DELLA AGRO-BIODIVERSITÀ A DIVERSA SCALA

GIULIO LAZZERINI, CONCETTA VAZZANA 128

3.20. COMUNITÀ ORNITICHE PRESENTI NEGLI OLIVETI SECOLARI: DIFFERENZE ECOLOGICHE E STAGIONALI

GIACOMO MARZANO, CATERINA SCARAFINO, GENEROSA CALABRESE, GAETANO LADISA,

FRANCESCO CEGLIE 137

3.21. AGRODIVERSITÀ NELLE DINAMICHE FONDIARIE IN TERRA DI BARI AGLI INIZI DEL XVII SECOLO: IL CASO DI MONOPOLI

GIACOMO POLIGNANO 145

3.22. AREE AGRICOLE AD ALTO VALORE NATURALE: QUALE BIODIVERSITÀ?

ANTONELLA TRISORIO, FLORA DE NATALE, GIUSEPPE PIGNATTI 155

3.23. ‘LEGGE REGIONALE N.15/2000’: CONTRIBUTO ALLA TUTELA DELLA BIODIVERSITÀ EQUIDE LAZIALE163

CATERINA INCORONATO, FRANCESCA CECCHI, ROBERTA CIAMPOLINI, MARIA TERESA COSTANZA, MARIACONSIGLIA OCCIDENTE, FRANCO PAOLETTI, LAURA SANTORO,

FERDINANDO CIANI 163

3.24. REINTRODUZIONE IN COLTURA DI ANTICHE VARIETÀ DA FRUTTO AUTOCTONE DEL TERRITORIO ROMAGNOLO: I PROGETTI COMPRENSORIALI DELLE PROVINCE DI RAVENNA E FORLÌ-CESENA

DANIELA GIOVANNINI, CLAUDIO BUSCAROLI, ANNALISA LEONE, ALESSANDRO LIVERANI,

DANIELE MISSERE, SANDRO SIRRI, STEFANO TELLARINI 170

3.25. L’UTILIZZAZIONE DI SPECIE ARBUSTIVE SPONTANEE NEL GIARDINO MEDITERRANEO DANIELA ROMANO, STEFANIA TOSCANO, ELISA FARIERI, DOMENICA SCUDERI 174

3.26. LA BIODIVERSITÀ VEGETALE PER L’UTILIZZO DELLE BIOMASSE A SCOPI ENERGETICI

GIULIANA CONVERSANO, ADELFIA TALÀ, PIETRO ALIFANO 181

3.27. ANALISI TECNICO-ECONOMICA DI ALCUNI ECOTIPI LOCALI DI SPECIE ORTICOLE IN SICILIA

GIUSEPPE TIMPANARO, FERDINANDO BRANCA, MARIAGRAZIA SIGNORELLO, VERA TERESA FOTI 187 3.28. TUTELA DELLA BIODIVERSITÀ E LIVELLI DI INTERRELAZIONE NEI SISTEMI LOCALI DI ALCUNI ECOTIPI DI SPECIE ORTIVE IN SICILIA

VERA TERESA FOTI, FERDINANDO BRANCA, GIUSEPPE DI VITA, GIUSEPPE TIMPANARO 194

3.29. LA CIPOLLA “BIANCA DI POMPEI” UNA VARIETÀ LOCALE IN GRADO DI VALORIZZARE UN TERRITORIO. CARATTERIZZAZIONE DELLE PRINCIPALI SELEZIONI

FRANCESCO RAIMO, ALFONSO PENTANGELO, ANTONIO CUCINIELLO, ELISABETTA FRUSCIANTE,

ERNESTO LAHOZ 201

VIII

3.30. VEGETAZIONE DEGLI OLIVETI MONUMENTALI IN PUGLIA: DATI PRELIMINARI ENRICO VITO PERRINO, GAETANO LADISA, NICOLETTA TARTAGLINI, GIUSEPPE VERONICO,

GENEROSA CALABRESE 209

3.31. VEGETAZIONE DELLA COSTA MERIDIONALE DELLA PROVINCIA DI BARI

ENRICO VITO PERRINO, GIOVANNI SIGNORILE 216

3.32. L’ALLEVAMENTO ASININO: BIODIVERSITÀ ZOOTECNICA NELLE AREE PROTETTE

CARLO COSENTINO, ROSANNA PAOLINO, MARIO COZZI, ANGELA MARIA CALLUSO 225

3.33. LEPRE ITALICA (LEPUS CORSICANUS): STUDIO DELLA VOCAZIONALITÀ DEL TERRITORIO RELATIVO AL PARCO REGIONALE DI GALLIPOLI COGNATO

PIERANGELO FRESCHI, SEVERINO ROMANO, CARLO COSENTINO, MARIO COZZI, ANNACHIARA

BLASI, PAOLO GIGLIO 230

3.34. CINGHIALE (SUS FERUS SCROFA): STUDIO DELLA VOCAZIONALITÀ DEL TERRITORIO RELATIVO AL PARCO NAZIONALE DELLA VAL D’AGRI E IMPATTI ECONOMICI

MARIO COZZI, SEVERINO ROMANO, PIERANGELO FRESCHI, CARLO COSENTINO, ROSANNA

PAOLINO, FRANCESCO DI NAPOLI 237

3.35. METODOLOGIA DI INDIVIDUAZIONE DELLE AREE AGRICOLE AD ELEVATO VALORE NATURALISTICO: IL CASO DELLA PROVINCIA DI FOGGIA (PUGLIA - ITALIA)

ROBERTA TREVISI 244

3.36. BIODIVERSITÀ VEGETALE ED INTERVENTI DI RISANAMENTO AMBIENTALE

RITA ACCOGLI, ANNA RUSSO, FAUSTINA CAFORIO, SILVANO MARCHIORI 252

3.37. CARATTERISTICHE PRODUTTIVE E QUALITATIVE DI ACCESSIONI SPONTANEE DI RHODIOLA ROSEA L. DEL TRENTINO

NICOLA AIELLO, ALESSANDRO CARLINI, FABRIZIO SCARTEZZINI, GABRIELLA INNOCENTI,

STEFANO DALL'ACQUA 259

3.38. CONSERVAZIONE E VALORIZZAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ DI SALICACEAE:

SITUAZIONE ATTUALE E PROSPETTIVE

LORENZO VIETTO, PIER MARIO CHIARABAGLIO, LAURA ROSSO, RENZO ROSSINO, SIMONE

PRENDIN, GIUSEPPE NERVO 266

3.39. UNA INASPETTATA BIODIVERSITÀ VALUTATA CON LA TRAPPOLA MALAISE:

IL CASO DEI COLLEMBOLI DI LAMPEDUSA

FEDERICO LI CAUSI, BARBARA MANACHINI, MAURIZIO SAJEVA, LAURA DALLA MONTÀ,

PATRIZIA DALL’ARA 273

3.40. REVISIONE PRELIMINARE DELLA BIODIVERSITÀ ENTOMOLOGICA DELL’ISOLA DI Lampedusa (SICILIA - ITALIA)

FEDERICO LI CAUSI, BARBARA MANACHINI, MAURIZIO SAJEVA 279

IX

3.41. PRIMI DATI SULL’ECOLOGIA DELLA GERMINAZIONE DI INULA HELENIUM L., SPECIE IN PROGRESSIVA RAREFAZIONE IN ITALIA285

ENRICO SCARICI, FRANCESCO ROSSINI 285

3.42. GIARDINI E PARCHI STORICI DELLA TUSCIA COME SERBATOIO DI BIODIVERSITÀ VEGETALE

ENRICO SCARICI 290

3.43. VALUTAZIONE DELLA SEED BANK IN AGROECOSISTEMI DELLA SICILIA SUD-ORIENTALE SOTTOPOSTI A SOLARIZZAZIONE

ALESSIA RESTUCCIA 296

3.44. EVOLUZIONE DEI CORRIDOI ECOLOGICI IN CAMPANIA

CLELIA CIRILLO, GIOVANNA ACAMPORA, LUIGI SCARPA, MARINA RUSSO 302

3.45. BIODIVERSITÀ ENTOMOLOGICA PER LA CARATTERIZZAZIONE DI AGROECOSISTEMI AD ALTO VALORE NATURALISTICO: ALCUNI RISULTATI NEL PROGETTO AGRIVAL

AGOSTINO LETARDI, LUDOVICA GIORDANO, VALENTINA IANNILLI, CARLO TRONCI, CLAUDIA

TROTTA, PATRIZIA MENEGONI 307

3.46. LA VALORIZZAZIONE DELLA FLORA SPONTANEA ATTRAVERSO LO STUDIO DI NUOVI BIOPESTICIDI: ARTEMISIA ARBORESCENS L.

MARCELLO MILITELLO, ALESSANDRA CARRUBBA 311

3.47. BIODIVERSITÀ DEL GENERE PYRUS: UTILIZZO ORNAMENTALE

CARMELA PACUCCI, ANGELA MARIA STELLA MATARRESE 318

3.48. UTILIZZO DI SPECIE ERBACEE MEDITERRANEE PER LA COSTITUZIONE DI TAPPETI ERBOSI

SIMONETTA FASCETTI, GIOVANNA POTENZA, DONATO CASTRONUOVO, VITO MICCOLIS, MICHELE PERNIOLA, STELLA LOVELLI, ROBERTO VIGGIANI, VITO MARCHIONE, VINCENZO

CANDIDO 325

3.49. CONSERVAZIONE E VALORIZZAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ DI PERO (PYRUS COMMUNIS L.) IN PUGLIA

GIROLAMO RUSSO, CARMELA PACUCCI, ANGELA MARIA STELLA MATARRESE 332

3.50. CAPITALE SOCIALE IN AGRICOLTURA: SISTEMI LOCALI DI PRODUZIONE AGRICOLA E CONOSCENZE TRADIZIONALI

MARIA TERESA COSTANZA, VINCENZO PADIGLIONE, MASSIMO TANCA, GIULIA BEVILACQUA 340

3.51. IL PROGETTO AGRIVAL “AREE AGRICOLE AD ALTO VALORE NATURALISTICO: DALLA INDIVIDUAZIONE ALLA CONSERVAZIONE”, UNA VISIONE DEL RAPPORTO TRA

AGRICOLTURA E BIODIVERSITÀ NELLA CONVERGENZA DELLE POLITICHE AGRICOLE ED AMBIENTALI

X

PATRIZIA MENEGONI, MASSIMO IANNETTA, LUDOVICA GIORDANO, VALENTINA IANNILLI, MARIA

SIGHICELLI, FEDERICA COLUCCI, CARLO TRONCI, CLAUDIA TROTTA, AGOSTINO LETARDI 346

3.52. CAMBIAMENTI DEL PAESAGGIO DEL SITO NATURA 2000 “MURGIA ALTA” E FRAMMENTAZIONE DELLE PRATERIE ARIDE

LUIGI BOCCACCIO, ROCCO LABADESSA, VINCENZO LERONNI, PAOLA MAIROTA 351

3.31 L’IMPORTANZA DELL’EDUCAZIONE AMBIENTALE NELLA PIANIFICAZIONE PAESAGGISTICA E NELLA TUTELA DELLA BIODIVERSITÀ

DONATO FORENZA, GIOVANNI TORTORICI 358

INDICE DEGLI AUTORI 365

10

3.2. COLLEZIONI DI MICRORGANISMI DEL SUOLO PER LO STUDIO E LA TUTELA DELLA BIODIVERSITÀ

CULTURE COLLECTION OF SOIL MICRORGANISMS FOR PRESERVING BIODIVERSITY

Alessandro FLORIO, Anna BENEDETTI

CRA – Centro di Ricerca per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo, via della Navicella 2/4, 00184 – Roma. [email protected]

Riassunto

I microrganismi di interesse agrario svolgono un ruolo chiave sia nella produzione di cibo (fertilità del suolo, nutrizione delle colture, biocontrollo, biofertilizzazione) sia nei riguardi della conservazione delle derrate alimentari (tossine e patogeni), sia nella produzione di alimenti trasformati (latte e formaggi, vino, olio, ecc.), pertanto la loro biodiversità è funzionale al sostentamento degli organismi viventi sulla terra. Le comunità microbiche delle filiere agro-alimentari in realtà sono strettamente correlate e il loro comportamento è il risultato di continue interazioni geniche e di competizioni nutrizionali, che si instaurano dalla messa a dimora della coltura alla trasformazione e conservazione del prodotto. Questi rapporti sono alla base di tutti i processi microbici che caratterizzano le filiere produttive, dalle produzioni vegetali al prodotto trasformato finito.

Per tutte queste ragioni è necessario, da un lato, garantire la conservazione delle risorse genetiche disponibili valorizzandone le potenzialità applicative mediante screening del germoplasma disponibile e, dall’altro, rivolgersi all’ampia frazione di biodiversità non ancora accessibile, migliorando la capacità di recupero dei microrganismi e regolandone gli aspetti normativi (proprietà, conservazione in situ, scambio con Paesi terzi) in funzione dei possibili benefici nei settori interessati a una loro applicazione. In questo quadro emerge l’importanza delle risorse genetiche microbiche nell’ambito del miglioramento genetico dei microrganismi e della loro valorizzazione biotecnologica, con particolare riguardo alle principali tecnologie agroalimentari, alle interazioni con i vegetali (simbiosi, micorrize, ecc.), alla fertilità dell’ecosistema suolo, nonché alle nuove applicazioni quali ad esempio la produzione di energia, di biocombustibili, ed il biorisanamento dell’acqua e dei suoli.

Mantenere in collezione i microrganismi del suolo rappresenta dunque una necessità irrinunciabile soprattutto nel caso di studi a livello ambientale per comprendere quali pressioni realmente possano intervenire da parte dell’uomo o di eventi ambientali sul suolo, quali i cambiamenti climatici. Nel presente lavoro verranno forniti alcuni esempi di conservazione delle risorse genetiche microbiche ex situ ed in situ/on farm.

Parole chiave: microrganismi del suolo, collezioni di microrganismi ex situ - in situ/on farm, conservazione della biodiversità

Abstract

Microorganisms of Agricultural and Agroindustrial concern are key players in food production (soil biological fertility, crop nutrition, biocontrol, biofertilization), in foodstuffs conservation (toxins and pathogens), in food production (milk and cheeses, wine, olive oil, etc.), and in the biogeochemical cycles of nutrients for ecosystem productivity, therefore they are a crucial factor for providing life on Earth. This relatively thin layer on earth is essentially non-renewable that plays a vital resource in maintaining a functional biosphere.

11

Microbial communities involved in food farming are strictly related and are influenced by many genomic interactions and food competitions throughout the entire farm and food supply chain.

For all of these reasons it is necessary, on the one hand, collecting the available microbial genetic resources (MGR) and on the other hand assessing microbial biodiversity not yet available, improving the ability of isolating new strains, as well as managing legislation aspects (property rights, in situ conservation, exchanges of microbial genetic resources).

While the most visible role of agricultural uses of microorganisms is probably that of producing and delivering food, microbiology is critical to other agricultural sectors as well, for example for production of energy based on plant or other organic materials and for bioremediation of agricultural wastes. Some examples about ex situ and in situ/on farm conservation of microbial genetic resources will be given in the present work.

Keywords: soil microorganisms, ex situ – in situ/on farm microbial collections, biodiversity conservation

Introduzione

Per biodiversità, o "diversità biologica", si intende la variabilità degli organismi viventi di qualsiasi fonte, inclusi, tra l'altro, gli ecosistemi terrestri, marini e gli altri ecosistemi acquatici e i complessi ecologici dei quali fanno parte; essa comprende la diversità all'interno di ogni specie, tra le specie e degli ecosistemi (CBD, Convention on Biological Diversity, art. 2, 1992). Secondo la FAO (1999), l’agro-biodiversità “comprende la varietà e variabilità di animali, piante e microrganismi che sono importanti per il cibo e l’agricoltura e che sono il risultato delle interazioni tra l’ambiente, le risorse genetiche e i sistemi di gestione e le pratiche usate dagli uomini”. Se si passano a considerare le importanti relazioni che caratterizzano il rapporto tra biodiversità e agricoltura emergono tre aspetti principali su cui soffermarsi: 1) diversità tra le specie, intesa come numero e popolazioni di specie selvatiche (di flora e fauna) coinvolte in attività agricole e forestali, incluse le biocenosi del suolo e gli effetti delle specie invasive sull’agricoltura e sulla biodiversità; 2) diversità genetica, all’interno delle specie (biodiversità intraspecifica), relativa alla diversità dei geni tra le specie domestiche di piante e di animali ed i loro “progenitori” selvatici; 3) diversità degli ecosistemi, formati dalle popolazioni e specie significative per l’agricoltura (OCSE, 1999).

Nel caso della biodiversità microbica del suolo è importante definire anche la diversità funzionale, considerato che molti microrganismi possono mantenere la medesima composizione all’interno di una comunità, ma modificare alcuni processi metabolici con conseguenze a livello funzionale ed ecologico. La diversità funzionale infatti esprime le diverse funzioni metaboliche a carico della comunità microbica del suolo, rappresentate dall’insieme dei microrganismi che svolgono medesima funzione ma appartenenti a taxa diversi (Giller et al., 1997) Questa visione comporta una correlazione tra individui e funzione, associando lo studio della singola cellula con quelli genomici e proteomici del suolo.

Ai microrganismi del suolo è deputata la conservazione dei servizi ecosistemici che si svolgono nel suolo (Bunning and Jimenez, 2003). Le diverse specie di microrganismi presenti nel suolo hanno infatti ruoli prioritari nelle trasformazioni dell’energia e nei processi biogeochimici, intervenendo nella decomposizione del materiale organico attraverso processi biodegradativi e nel riciclo di elementi essenziali quali carbonio, fosforo, azoto ed altri; in tal modo portano a termine specifiche reazioni di ossido-riduzione che permettono agli elementi di rendersi così disponibili in forme utilizzabili soprattutto dalle piante (Alexander, 1977). Il

12

numero dei microrganismi presenti nel suolo e le relative biomasse variano enormemente sia tra suoli differenti che in relazione alle specie vegetali e agli altri organismi presenti.

L’isolamento dei microrganismi del terreno avviene attraverso metodologie di laboratorio che differiscono in relazione alle caratteristiche dell’organismo cercato, e si possono suddividere in metodi per spandimento, metodi per disseminazione, metodi di arricchimento, diluizioni seriali e uso del micromanipolatore. Il principale ostacolo dello studio della diversità microbica del suolo è l’incapacità di coltivare in vitro oltre il 99% dei batteri presenti (Lynch et al., 2004). L’uso di tecniche di biologia molecolare ed in particolare lo sviluppo della tecnica della PCR ha reso possibile lo studio della diversità delle comunità microbiche senza la necessità di coltivare i batteri, in quanto ha permesso di amplificare geni da DNA genomico estratto direttamente dal suolo. Il marker molecolare che viene comunemente utilizzato per studiare le relazioni filogenetiche nei procarioti è il gene che codifica il 16S rRNA (Woese, 1987; Amann et al., 1995). Amplificando via PCR il 16S rRNA da DNA genomico estratto direttamente dal suolo utilizzando primers universali per i batteri si ottiene una miscela di frammenti che possono essere analizzati sia mediante la tecnica del clonaggio, che permette di assegnare a ciascun clone una definita posizione tassonomica (Hugenholtz et al., 1998), che mediante tecniche di fingerprinting, quali DGGE (Denaturating Gradient Gel Electrophotresys) e T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Ploymorphysm) grazie alle quali è possibile determinare il numero (richness) e la intensità (eveness) delle specie microbiche consentendo di “misurare” e confrontare il grado di diversità genetica presente.

L’utilizzo delle tecniche molecolari basate sull’analisi filogenetica del gene 16S rRNA ha messo in evidenza la presenza nel suolo di nuovi “phyla” sia tra i batteri che tra gli archaea, rivelando l’enorme diversità microbica presente in questo ambiente (Liesack e Stackebrandt, 1992; Borneman et al, 1996; Bintrim et al., 1997; Griffiths et al., 1996; Hugenholtz et al., 1998; Hugenholtz et al., 2001). Di conseguenza, l’interesse dei microbiologi si è rivolto verso la comprensione della fisiologia e del ruolo ecologico di questi microrganismi, la cui presenza viene rilevata utilizzando anche metodiche indipendenti dalla coltivazione.

Le collezioni microbiche permettono il mantenimento ex situ delle risorse genetiche microbiche sottoforma di ceppi distinti in coltura pura. Moltissime delle collezioni in uso sono collezioni cosiddette “di lavoro”, che forniscono quindi il materiale vivente per scopo di studi, per cui quotidianamente subiscono manipolazioni. Diverso è il caso delle collezioni

“certificate a standard”, prodotte per conservare in condizioni standard e secondo protocolli internazionali concordati isolati viventi per scambio e trasferimento certificato.

La costituzione e il mantenimento della collezione di microrganismi del suolo prevede le seguenti finalità:

· mantenimento dei microrganismi in collezione utilizzando metodologie atte a garantirne la vitalità, la purezza ed eventuale attività funzionale;

· ampliamento della collezione attraverso l’introduzione di nuovi isolati o ceppi di particolare interesse;

· caratterizzazione dei microrganismi di nuova introduzione o già presenti in collezione attraverso la definizione di tutti i parametri descrittivi necessari ad una loro sicura identificazione;

· costituzione di una banca dati informatica, consultabile via web, che raccolga le schede identificative di tutti i microrganismi in collezione;

· distribuzione di microrganismi ad istituzioni di ricerca che ne facciano eventuale richiesta.

Anche se la conservazione ex situ, cioè in laboratorio, rappresenta solo una piccolissima parte della realtà ambientale, essa risulta essere estremamente utile ed interessante per conservare e

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studiare ex situ organismi riconosciuti artefici di un determinato processo o azione, e per applicazioni di tipo biotecnologico.

È noto dalla letteratura che ogni specie vegetale rilascia nel suolo, in funzione anche delle caratteristiche pedoclimatiche ed ambientali, essudati radicali, che selezioneranno una determinata popolazione microbica. Si verranno a creare dei microambienti edafici che costituiranno reti trofiche specifiche associate alla pianta. Questo comporta che soprattutto nel caso delle specie vegetali tipiche o a rischio erosione una conservazione del solo germoplasma vegetale ex situ, potrebbe non garantire il desiderato risultato di conservazione.

La conservazione in situ o on farm prevede lo studio e la conseguente valutazione della biodiversità microbica associata ad una determinata coltura o specie vegetale. Le comunità batteriche e fungine hanno funzionalità e distribuzione diverse nei suoli, con un rapporto diverso nei confronto delle piante, pertanto la “lettura” di un sistema agricolo attraverso questi due indicatori microbici permette un approccio completo allo studio della ecologia microbica dei suoli agrari. Inoltre, conservare i microrganismi in situ può essere praticato congiuntamente alla conservazione del germoplasma vegetale. Là dove verranno condotte azioni conservative di germoplasma vegetale sarà necessario conservare i microrganismi del suolo. Sarà il monitoraggio in situ spazio temporale a garantire la salvaguardia della biodiversità microbica (Cardinali and Benedetti, in stampa).

L’espressione dei caratteri propri della varietà vegetale dipende da fattori quali l’ambiente pedoclimatico di origine e i peculiari metodi di coltivazione. Entrambi i fattori selezionano una flora batterica del suolo “tipica” e dunque qualora la varietà venga coltivata altrove o con tecniche colturali diverse potrebbe non dare gli stessi risultati o esprimere caratteristiche organolettiche totalmente differenti.

Esempi applicativi

Collezioni ex situ - Tra le ricerche di microbiologia del suolo e ambientale condotte presso il CRA-RPS ne sono state affrontate molteplici su ecosistemi agrari nei quali si potrebbero verificare perdite di biodiversità allo scopo di monitorare le condizioni edafiche e della microflora tellurica eseguendo indagini di tipo ecofisiologico e genetico. In questo ambito, ad esempio, è stata studiata una situazione colturale in località Maccarese (RM), da oltre venti anni gestita con soventi fumigazioni e pratiche di fertilizzazione. Infatti erano sopravvissute solo 3 specie batteriche, tutte appartenenti al genere Bacillus: B. firmus (C2L8), B. firmus (FL13) e B. licheniformis (FL3), caratterizzati e mantenuti in collezione, gram-positivi sporigeni in grado di sopravvivere in situazioni di grave stress ambientale (Mocali et al.

2007).

Collezione in situ - on farm - Il progetto BIORELA rientra nel “secondo programma di monitoraggio della fertilità biologica e della diversità microbica dei suoli del Lazio” e si è occupato inoltre di valutare anche la fertilità biologica e la biodiversità per un certo numero di siti campionato localizzati nelle aree del territorio regionale. I dati raccolti hanno permesso di implementare la carta base della fertilità biologica e della biodiversità già precedentemente realizzate, ma soprattutto, l’attività di monitoraggio e di approfondimenti microbiologici e molecolari che hanno riguardato aree specifiche e specie di interesse agrario (vite, ciliegio, ulivo) che ha affiancato il programma previsto, consentirà di identificare ceppi batterici, comunità microbiche tipiche e tipicizzanti quel suolo e quella coltura tipica, quindi quell’habitat. È evidente che queste informazioni, si configurano come un importante conoscenza ai fini di programmi futuri di miglioramento genetico, di applicazioni biotecnologiche ai fini, soprattutto, della conservazione delle di determinate caratteristiche che riproducano quel tipo di habitat o lo migliorino in caso di “stress”. Infatti, l’espressione

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dei caratteri propri della varietà vegetale dipende da fattori quali l’ambiente pedoclimatico di origine e i peculiari metodi di coltivazione. Entrambi i fattori selezionano una flora batterica del suolo “tipica” e dunque qualora la varietà venga coltivata altrove o con tecniche colturali diverse potrebbe non dare gli stessi risultati o esprimere caratteristiche organolettiche differenti (Benedetti et. al., 2011).

Collezione ex situ - on farm - L’obiettivo originale del progetto AGROBIOIND era studiare gli indicatori di diversità microbica per poterli combinare fra loro e con altri parametri ambientali (suolo), allo scopo di impiegarli nello studio previsionale dell’impatto della gestione dei suoli e all’individuazione di potenziali markers di qualità colturale legata alla biodiversità del suolo. Questi markers rappresenterebbero ulteriori strumenti per la caratterizzazione delle aree agricole italiane particolarmente vocate, con produzione a marchio IGP e potrebbero essere impiegati e come indicatori di eventuali casi di degrado biologico legato alle pratiche colturali mutate o alle mutate condizioni climatiche. Gli studi sugli indicatori microbici richiedono un grande sforzo di lavoro e di strumenti, essendo basato su metodi sia colturali che molecolari, pertanto il progetto è stato ristretto a ciliegio, svolto in tre ambienti di produzione tipica o di interesse (come nel caso del campo catalogo dell’Istituto per la Frutticoltura di Roma) ed è stato ristretto ad un solo tipo di genoma rappresentato da Durone di Vignola innestato su COLT. L’analisi delle caratteristiche chimico-fisiche dei suoli dei tre ceraseti individuati e, in particolare, quella del C organico ha mostrato che i terreni laziali hanno una percentuale di sostanza organica nel complesso superiore rispetto a quello emiliano. La biomassa microbica dei campioni del sito del CRA-FRU associati al portainnesto COLT mostrano valori maggiori rispetto a quelli associati ad altre varietà ma ciò sembrerebbe essere dovuto più alla superficialità delle radici che all’effetto della pianta. Nei campioni di Vignola, invece, si osserva un maggior contenuto di biomassa microbica nel controllo senza pianta piuttosto che al controllo (senza pianta) che sembrerebbe essere supportata anche dai dati respirometrici. Nei suoli di Monterotondo (Giangirolami) non è emersa alcuna differenza significativa in questi termini. I risultati hanno evidenziato un probabile forte effetto genoma della pianta su alcuni indicatori (fungi endofitici delle radici), mentre altri sono risultati fortemente influenzati dall’ambiente e dalla gestione dei frutteti (Mocali et al., 2011).

In base ai risultati ottenuti nell’ambito del progetto AGROBIOIND, il progetto ECOSISTEM attualmente in corso si propone come obiettivo primario quello di applicare la metodologia messa a punto per la caratterizzazione e successiva conservazione in situ della biodiversità microbica associata a campi catalogo di vitigni presenti presso il CRA-VIT di Arezzo, applicando gli indicatori microbiologici risultati più rappresentativi in funzione della interazione genoma pianta-genoma delle comunità microbiche dei suoli, questo sempre in funzione dell’ambiente in cui il sistema pianta-suolo è inserito.

Conclusioni

Gli elevati costi di mantenimento delle collezioni ex situ e la bassa capacità di isolamento delle specie portano alla conclusione che è probabilmente saggio effettuare anche conservazione dei substrati in toto da lasciare alle future generazioni che, magari, sapranno isolarne e studiarne meglio la microflora. Questa operazione permetterebbe di ridurre drasticamente i costi di conservazione a lungo termine, ma richiede un attenta ricerca per stabilire le condizioni migliori di conservazione dei substrati per periodi lunghi o lunghissimi.

L’approccio “ecosistemico” per la conservazione della biodiversità permette la valutazione complessiva dei fenomeni che avvengono all’interno dell’agroecosistema e l’individuazione delle interrelazioni tra i diversi processi. Questo tipo di approccio consente pertanto di

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affrontare temi quale la tutela della tipicità e produttività delle colture e il miglioramento della qualità delle produzioni agroalimentari di pregio con un approccio ecosistemico pianta-suolo- microrganismo.

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