Studio di caratteri correlati a stress idrico in una collezione di cultivar di frumento duro (Triticum durum Desf.)

L’agricoltura si trova ad affrontare una diminuzione della disponibilità d’acqua ed una crescente domanda della produzione di cereali per scopi alimentari. Sono perciò necessarie strategie di coltivazione innovative per migliorare la produttività e nuovi genotipi migliorati nell'efficienza dell’uso delle risorse in condizioni di siccità. Questi rappresentano gli obietti principali del progetto “DROPS” (Drought tolerant yielding Plants) all’interno del quale ha avuto luogo il mio progetto di Dottorato. La mia attività di ricerca è stata svolta come segue: 1. Caratterizzazione molecolare di un panel di188 accessioni di frumento duro con marcatori SSR e DaRT; 2. Esperimenti in serra su 100 accessioni del panel per valutare la Water-Use Efficiency (WUE) in sei repliche secondo un Alpha Lattice design; 3. Prove sul campo, effettuate secondo un Alpha Lattice design, in due stagioni di crescita: a. 2010/11, valutazione di 100 accessioni presso l’Azienda sperimentale dell'Università di Cadriano (BO); b. 2011/12, valutazione del panel completo in 3 ambienti, con due diversi regimi irrigui In entrambi gli anni, abbiamo valutato caratteri agronomici correlati con il ciclo di sviluppo, la resa di granella e sue componenti, nonché diversi fattori ambientali e del suolo. Per quanto riguarda WUE, abbiamo trovato differenze altamente significative tra accessioni; inoltre, cinque accessioni hanno mostrato elevati valori di WUE e cinque accessioni valori molto bassi di WUE in tutte e sei le repliche. Gli esperimenti di campo nelle stagioni 2011 e 2012 hanno evidenziato differenze altamente significative tra le accessioni del panel per la maggior parte dei caratteri analizzati, confermando inoltre che il panel di fiorisce entro una settimana. L'esperimento del secondo anno ci ha permesso osservare un significativa interazione Genotipo X Ambiente. Questi risultati saranno integrati con ulteriori analisi QTL, per identificare regioni cromosomiche coinvolte nel controllo genetico dei caratteri di interesse e verificare la stabilità dei QTL in diversi ambienti.

Agriculture is facing a decline in water availability and an increasing food demand. Novel crop strategies are needed to improve yield and resource-use efficiency in water-limited conditions. Contributing to the development of such new strategies is the main aim of the European project DROPS (DROught- tolerant yielding PlantS), in which my PhD project took place. For my study, the main plant material was a panel of 188 durum wheat cultivars. My research activity included: 1. Molecular characterization of 188 durum wheat accessions with SSR and DaRT markers; 2. Glasshouse experiments involving 100 accessions of the panel which were evaluated for Water-Use -Efficiency accordingly to an Alpha Lattice design; 3. Field trials, performed accordingly to an Alpha Lattice design, in two growing seasons: a. 2010/11; evaluation of 100 durum wheat accessions at the University experimental station in Cadriano (BO); b. 2011/12; evaluation of 188 durum wheat accessions in 3 environments, with two different water treatments. In both years, we measured plant traits related with developmental cycle, grain yield and its components, as well as a number of environmental and soil characteristics. Concerning Water-Use-Efficiency, we found highly significant differences between genotypes within the panel. In all the replicates, five accessions showed higher WUE and five lower WUE as compared to the rest of the 100 accessions under analysis. The first- and second- year field experiments evidenced highly significant differences between the lines in the panel for most of the investigated traits, and confirmed the property of the panel to flower within one week time. The second-year experiment allowed us to first investigate the genotype by environment interaction. These results will be integrated with further QTL analysis, to identify chromosomal regions involved in the genetic control of traits of interest and to verify QTL stability across environments.