Studio preliminare di caratterizzazione morfo-fisiologica di cloni di pioppo a “maggior sostenibilità ambientale"

The specialized cultivation of poplar is mainly indicated in floodplain areas and in plain areas where the soils have good fertility and water availability; about 0.5% of the Italian forest area contributes more than 1/3 of the production of round wood for work. 41 selected clones are officially registered in the national register, but the plywood industry uses almost exclusively the clone model 'I-214' for its ideal technological characteristics for the production of plywood panels. In recent years, attention has been focused on the possibility of using MSA clones (Greater Environmental Sustainability) as they are more resistant to the main adversities, thus favoring cultivation by decreasing the use of pesticides and the probability of developing leaf diseases of fungal origin. The thesis work aimed to determine the variability of morpho-anatomical and physiological characters associated with the degree of drought tolerance in 9 poplar clones. In particular, the following parameters were determined: stomatal conductance potential (PCI), the size of xylem vessels, the thickness of vessel walls, the amount of leaf cuticular waxes. These investigations allowed to identify clones with morpho-anatomical characters associated with a susceptibility (e.g. greater diameter of vessels, lower wax content in leaf tissues) or tolerance to drought. The analyses conducted show a wide variability in the PCI parameter, suggesting a different transpiration capacity among clones. In order to investigate the possible physiological mechanisms underlying this morpho-anatomical variability associated with stomata, an experiment was conducted to understand the contribution of the hormone abscisic acid in the regulation of stomatal closure. In fact, it has been shown that stomatal closure involves both aspects related to variations in hydraulic conductivity, dependent on the water status of the plant, and ABA-dependent biochemical processes. Several studies have suggested that ABA has a secondary role in maintaining stomatal closure even in the early stages of recovery from water stress. This aspect is useful to the plant to allow the recovery of any embolism processes that water deficiency can cause at the level of xylem vessels. Through the evaluation of water loss through transpiration from leaves treated with or without ABA, it was observed that some clones such as Neva and San Martino were insensitive to ABA administration, showing no variation in transpiration. This observation suggests that the Neva and San Martino clones could show a lower efficiency in the rehydration mechanisms that characterize the recovery phases from water stress. Although preliminary, the results of this thesis provide important and new information useful to guide the choice of MSA clones with respect to the effects of climate change in poplar growing areas.

La coltivazione specializzata del pioppo è indicata principalmente in aree golenali e in aree di pianura dove i terreni hanno una buona fertilità e disponibilità idrica; circa lo 0.5% della superficie forestale italiana contribuisce oltre a 1/3 della produzione di legno tondo da lavoro. Nel registro nazionale sono ufficialmente iscritti 41 cloni selezionati, ma l’industria del compensato ricorre quasi esclusivamente all’utilizzo del clone modello ‘I-214’ per le sue caratteristiche tecnologiche ideali per la fabbricazione dei pannelli di legno di compensato. Negli ultimi anni si è posta l’attenzione sulla possibilità di utilizzare cloni MSA (Maggior Sostenibilità Ambientale) in quanto più resistenti alle principali avversità, andando quindi a favorire la coltivazione diminuendo l’utilizzo di fitofarmaci e la probabilità di sviluppare malattie fogliari di origine fungina. Il lavoro di tesi ha avuto l’obiettivo di determinare la variabilità di caratteri morfo-anatomici e fisiologici associabili al grado di tolleranza alla siccità in 9 cloni di pioppo. In particolare sono stati determinati i seguenti parametri: il potenziale di conduttanza stomatica (PCI), la dimensione dei vasi xilematici, lo spessore di parete dei vasi, la quantità di cere cuticolari fogliari. Tali indagini hanno permesso di identificare cloni con caratteri morfo-anatomici associabili ad una suscettibilità (e.g. maggior diametro dei vasi, minore contenuto di cere nei tessuti fogliari) o alla tolleranza alla siccità. Le analisi condotte mostrano un’ampia variabilità nel parametro PCI, suggerendo una diversa capacità traspiratoria tra i cloni. Al fine di indagare i possibili meccanismi fisiologici sottesi a questa variabilità morfo-anatomica associata agli stomi, è stato condotto un esperimento finalizzato a comprendere il contributo dell’ormone acido abscissico nella regolazione della chiusura stomatica. Infatti è dimostrato che la chiusura stomatica coinvolge sia aspetti legati alle variazioni di conducibilità idraulica, dipendenti dallo stato idrico della pianta, che da processi biochimici ABA dipendenti. Diversi studi hanno suggerito che l’ABA abbia un ruolo secondario deputato al mantenimento della chiusura stomatica anche nelle prime fasi di recupero dallo stress idrico. Tale aspetto è utile alla pianta per consentire il recupero di eventuali processi di embolismo che la carenza idrica può causare a livello dei vasi xilematici. Attraverso la valutazione della perdita di acqua per via traspiratoria da foglie trattate con o senza ABA, è stato osservato che alcuni cloni come Neva e San Martino risultavano insensibili alla somministrazione di ABA, non mostrando variazione nella traspirazione. Tale osservazione suggerisce che i cloni Neva e San Martino potrebbero manifestare una minor efficienza nei meccanismi di reidratazione che caratterizzano le fasi di recupero dallo stress idrico. Seppur preliminari, i risultati di questa tesi forniscono importanti e nuove informazioni utili per guidare la scelta di cloni MSA rispetto agli effetti del cambiamento climatico nelle aree di coltivazione di pioppi.