Esperienze di ricerca sulle risorse genetiche vegetali di specie officinali presso il Centro di Ricerca Foreste e Legno di Trento - Ersa Fvg
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Convegno “Opportunità e sfide alla luce della nuova legge sulle piante officinali” Passariano (UD), 25/03/2019 Esperienze di ricerca sulle risorse genetiche vegetali di specie officinali presso il Centro di Ricerca Foreste e Legno di Trento Pietro Fusani Consiglio per la ricerca in agricoltura e l'analisi dell'economia agraria Centro di ricerca Foreste e Legno - Trento pietro.fusani@crea.gov.it
Storico: linea di ricerca sulle piante officinali presso la sede di Trento Istituto Sperimentale per l’Assestamento Forestale e l’Alpicoltura (ISAFA) - Dr. A Bezzi • Progetto Piante officinali (MiPAAF), 1981 – 1986 • Convegno Internazionale “Coltivazione Piante Officinali”, 1986 • Progetto AGRIMED (CEE), 1986 - 1988 • Progetto CEMPO - Coltivazione e miglioramento di Piante Officinali (MiPAAF), 1988 – 1994 • Convegno Internazionale “Coltivazione e miglioramento di Piante Officinali”, 1994 • Progetto FAIR3 (CEE), 1997 - 2000 • Progetto IPPO (MiPAAF), 1998 – 2004 Unità di ricerca Monitoraggio e la Pianificazione Forestale (CRA-MPF) – Dr.ssa C. Vender • sede Federazione Italiana Produttori di Piante Officinali (FIPPO): 2001 – 2011 • Progetto PARMA (Provincia Autonoma di Trento), 2004 – 2008 • collaborazione alla definizione dell’art 43 ter. della L.P. 4/2003: “Coltivazione, raccolta e commercio di piante officinali coltivate in Trentino” – DP 24/09/2008 n. 41-148/Leg. (provincia di Trento) • Progetto MIGLIORABIO (PAT), 2010 – 2011 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Attività di ricerca in corso sulle risorse genetiche vegetali presso la sede CREA di Trento: reperimento, conservazione e caratterizzazione e valorizzazione (Progetto RGV/FAO) Principali specie oggetto di studio : • Achillea erba-rotta subsp. moschata (Wulfen) I.Richardson (Asteraceae) • Armoracia rusticana G.Gaertn., B.Mey. & Scherb. (Brassicaceae) • Arnica montana L. (Asteraceae) • Gentiana lutea L. (Gentianaceae) • Petroselinum crispum (Apiaceae) • Rhodiola rosea L. (Crassulaceae) Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Attività di reperimento per le specie oggetto di studio: reperimento di materiale di propagazione da popolazioni naturali e/o coltivate nel nord-est italiano Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Attività di conservazione • Conservazione del materiale di propagazione (seme): breve, medio (+4°C) & lungo termine (-20°C) • Conservazione ex situ, in vivo: Campo catalogo presso sede CREA Trento (370 m s.l.m.) di ca. 60 specie botaniche di interesse aromatico e medicinale: obiettivi conservazione, caratterizzazione, confronto e valutazione; didattici e divulgativi Campo catalogo esterno alla sede (1500 m s.l.m.) di accessioni di specie montane ed alpine: obiettivi conservazione, caratterizzazione, confronto e valutazione Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Attività di caratterizzazione: morfologica, agronomica, qualitativa • Caratterizzazione morfologica: descrittori specie- specifici • Caratterizzazione agronomica: prove agronomiche di pieno campo per la definizione delle tecniche colturali e valutazione dell’attitudine alla coltivazione • Preparazione di campioni (droga secca, oli essenziali) per la valutazione qualitativa delle accessioni (contenuto in principi attivi) Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Gentiana lutea L. (Gentianaceae) • specie erbacea perenne delle zone montane del centro e sud Europa • habitat: prati e pascoli montani (1000-2200 m slm) • distribuzione in Italia: Alpi e Appennini • 3 sottospecie presenti nell’Arco Alpino: subsp. lutea subsp. vardjanii subsp. symphyandra brattee fiorali ≤ brattee fiorali > antere saldate verticillo fiorale verticillo fiorale Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
• utilizzo aromatico (liquoristica) e medicinale (dispepsia) • parte utilizzata: radici • principi attivi: principi amari (glucosidi): amarogentina, genziopicrina, sweroside, swerziamarina; zuccheri (genzianosio, genziobiosio, saccarosio) origine della materia prima: • da raccolta spontanea: Francia (Massiccio Centrale, 2500 t all’anno), Spagna, Turchia, Germania, Balcani, (Alpi) • oggetto di vari programmi europei per la protezione della flora: SEEDNet (Sud-est Europa), MEDPLANT (Slovenia) etc. • specie inclusa in normative sulla protezione della flora in varie regioni italiane coltivazione: • cultivar non disponibili, scarsi dati sulle produzioni • Europa: domanda annuale 500 t radice secca; coltivazione 150 ha • Italia: domanda annuale 180 t radice secca; coltivazione 1-2 ha Radanovic D., Markovic T., Aiello N., Fusani P., 2014. Cultivation trials on gentiana lutea in Southern and South eastern Europe. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 1: 113-122 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Gentiana lutea: caratterizzazione in situ (in natura) di popolazioni spontanee • caratterizzazione di 10 popolazioni spontanee del nord-est Italia (province TN, VI, BS, PN) per le caratteristiche morfologiche (15 caratteri) ed il contenuto in amarogentina • distinzione tra sottospecie: chiara per subsp. symphyandra (2 accessioni), non sempre chiara tra subsp. lutea (2 accessioni) e vardjanii (6 accessioni) • buon contenuto in amarogentina (0.04 – 0.11%), in accordo con letteratura subsp. vardjanii subsp. lutea subsp. symphyandra Aiello N. et al., 2013. Use of morphological features and amarogentin content for characterization of wild yellow gentian (Gentiana lutea L.) populations in north-east Italy. Acta Botanica Gallica 160 (1): 33-41 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Gentiana lutea: conservazione e caratterizzazione • conservazione ex situ, in vivo campo catalogo esterno alla sede (1500 m s.l.m.): • 13 accessioni: 9 da popolazioni spontanee della provincia di Trento (subsp. vardjanii) 3 da selezioni precedentemente ottenute presso sede CREA (subsp. lutea) 1 da G.B. Rezia (AO) (subsp. lutea) • trapianto in pieno campo dopo 1 anno dalla semina • caratterizzazione morfologica ed agronomica in corso Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Arnica montana L. (Asteraceae) • specie erbacea perenne rizomatosa • distribuzione: Europa: da Norvegia e Lettonia fino a Sud del Portogallo, Alpi, Appennini e Carpazi; Italia: Arco Alpino, Appennino settentrionale • habitat: pascoli, brughiere a rododendri e prati aridi delle regioni alpine, su substrato acido (500 - 2200 m s.l.m.) • utilizzo: medicinale (proprietà vulnerarie, antisettiche, antiflogistiche, antireumatiche, antinevralgiche) • parte utilizzata: infiorescenze (capolini) • principi attivi: sesquiterpenlattoni (Farmacopea europea: 0,4%) e flavonoidi • cultivar in commercio: Arbo, Arvita (Germania) Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Arnica montana: prova di confronto varietale prova di confronto varietale tra la cultivar “Arbo” e 3 accessioni locali (da popolazioni spontanee del Nord Italia) per resa e qualità (2009-2013): Risultati produttivi (resa capolini) Risultati caratterizzazione qualitativa (contenuto % in p.a. dei capolini) Accessione Resa (g·m-2) cv ARBO 618,1 A Bondone 113,6 B Juribello 76,4 B Paradisia 47,6 B SL = sesquiterpenlattoni Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Arnica montana: conservazione e caratterizzazione • conservazione ex situ, in vivo: 15 accessioni: 12 da popolazioni spontanee della provincia di Trento 3 dai Giardini Botanici: Paradisia (AO), Oropa (BI), Rezia (SO) • trapianto in pieno campo dopo 3 mesi dalla semina • caratterizzazione morfologica e agronomica in corso Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Rhodiola rosea L. (Crassulaceae) • specie perenne, suffruticosa, dioica • distribuzione: mondiale: zone artiche dell’Eurasia e Nord America e alte montagne della fascia temperata Italia: Arco alpino • habitat: rupi e praterie alpine, su substrato siliceo (1500 - 3000 m s.l.m.) • utilizzo: medicinale (proprietà adattogene e immunostimolanti) • parte utilizzata: parte ipogea (radici e rizomi) • principi attivi: glucosidi: salidroside (Farmacopea russa: 0,8% di salidroside) fenilpropanoidi: rosavina + rosina + rosarina = rosavina totale monoterpeni: rosaridina fenoli: tirosolo integratori alimentari: standard rosavina totale 3% + salidroside 1% • raccolta spontanea: Est-Europa, Siberia (Altai) – problemi impoverimento risorsa e sofisticazione prodotto (altre spp. del genere Rhodiola) • cultivar in commercio: Mattmark (Agroscope, CH), Rhodiafarm (Bauer, DE) Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
R. rosea: valutazione ex-situ (in coltivazione) di accessioni di varia origine • 9 accessioni da popolazioni naturali del nord-est Italia confrontate in prova agronomica di pieno campo con cv “Mattmark” (Agroscope, CH) • piante ottenute da seme, trapianto 2013 • 2014-17: rilievi morfologici qualitativi e quantitativi, agronomici, qualitativi (contenuto in p.a.) • 2016-17: raccolta radici e rizomi per determinazione rese e contenuto in p.a. Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Rhodiola rosea: risultati caratterizzazione morfologica (dati quantitativi) 80 Diameter (cm) 70 Shoot lenght (cm) 60 Number of shoots 50 40 30 A 20 A ABC AB AB AB AB BC BC BC BC AB 10 AB BC AB A AB B BC C AB AB BC AB AB C C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Mattmark Accessions Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Rhodiola rosea: risultati caratterizzazione agronomica (rese in radici e rizomi) Root d.w. (g) Rhizome d.w. (g) 30 60 A 25 50 AB ABC ABCD ABCD 20 40 ABCD 15 30 g g BCD D 10 20 CD AB A A AB AB AB 5 B B AB 10 0 0 Accessions Accessions Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Petroselinum crispum (Mill) Nyman, Apiaceae (prezzemolo) Valutazione ex-situ (in coltivazione) delle caratteristiche morfologiche, agronomiche e qualitative di una popolazione naturalizzata reperita in provincia di Trento • 2012: reperimento del seme della popolazione naturalizzata nel sito di origine • 2013-14: allestimento di una prova agronomica di confronto varietale: popolazione naturalizzata cultivar “Comune 2” cultivar “Gigante di Napoli” cultivar “Nano ricciuto 2” • 2 raccolte (dopo 2 e 4 mesi dal trapianto) • caratteri rilevati: morfologici (CPVO TP 136/1) agronomici qualitativi (composizione olio essenziale) Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
P. crispum: caratterizzazione morfologica Caratteri qualitativi Caratteri quantitativi Accessione Portamento Arricciament Ondulazione del Altezza (cm) Lunghezza o foglia margine della picciolo (cm) foglia Comune 2 eretto assente Media 26.8 ± 3.4 A 11.2 ± 1.1 A Gigante di Napoli eretto assente Media 29.2 ± 2.7 A 11.6 ± 1.5 A Nano Ricciuto 2 semi-eretto presente Forte 15.7 ± 1.4 B 6.7 ± 1.0 B Popolazione prostrato assente debole 15.5 ± 2.9 B 7.0 ± 1.0 B naturalizzata • popolazione naturalizzata: altezza inferiore, picciolo corto, portamento prostrato: caratteristiche sfavorevoli per la raccolta Popolazione Gigante di naturalizzata Napoli Fusani P. et al., 2016. Ex-situ evaluation of morphological, agronomic and qualitative traits of a naturalized population of parsley (Petroselinum crispum (Mill) Nyman]). Julius-Kühn-Archiv, 453: 62-65. DOI 10.5073/jka.2016.453.020 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
P. crispum: caratterizzazione agronomica Contenuto medio di due Rese cumulate di due raccolte raccolte Accessione Fallanze (%) Resa parte aerea Resa foglie Resa olio Contenuto olio (g · m-2 p.s.) (g · m-2 p.s.) essenziale essenziale (% (ml · m-2) v/ p.f.) Comune 2 0.63 ± 1.16 410.8 ± 24.1 A 340.5 ± 14.1 A 1.93 ± 0.16 B 0.11 ± 0.04 B Gigante di Napoli 0.00 ± 0.00 394.3 ± 37.3 A 329.1 ± 23.2 A 1.54 ± 0.15 B 0.10 ± 0.04 B Nano Ricciuto 2 0.94 ± 1.86 343.3 ± 29.5 AB 320.7 ± 26.7 A 1.40 ± 0.24 B 0.10 ± 0.06 B Popolazione 0.94 ± 1.86 277.5 ± 19.0 B 244.5 ± 19.3 B 2.92 ± 0.37 A 0.25 ± 0.06 A naturalizzata • Popolazione naturalizzata: basse rese in foglie e parte aerea alta resa e contenuto in olio essenziale Fusani P. et al., 2016. Ex-situ evaluation of morphological, agronomic and qualitative traits of a naturalized population of parsley (Petroselinum crispum (Mill) Nyman]). Julius-Kühn-Archiv, 453: 62-65. DOI 10.5073/jka.2016.453.020 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
P. crispum: caratterizzazione qualitativa (composizione olio essenziale) • 20 composti identificati (98.8% del totale dell’o.e.), principali: terpeni 1,3,8-p-menthatriene (49.3%) e β-phellandrene (10.4%) fenilpropanoide miristicina (14.6%) • popolazione naturalizzata: alto contenuto in 1,3,8-p-menthatriene (importante nella definizione aroma) assenza di apiolo e basso contenuto in miristicina (proprietà tossiche) Popolazione Composto naturalizzata Comune 2 Gigante di Napoli Nano ricciuto 2 Mean 1,3,8-p-menthatriene 67.32 1.14 A 48.41 1.54 B 48.54 1.49 B 33.02 1.65 C 49.32 12.62 myristicin 8.95 0.97 B 10.17 2.09 B 2.66 0.97 C 36.57 0.78 A 14.59 13.49 apiole 0.00 0.00 D 3.08 1.13 B 7.54 0.50 A 0.26 0.04 C 2.72 3.18 Fusani P. et al., 2016. Volatile oil features of a naturalized population of parsley [Petroselinum crispum (Mill) Nyman] suitable for breeding. Journal of Essential Oil Research. DOI: 10.1080/10412905.2016.1222315 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Armoracia rusticana G.Gaertn., B.Mey. & Scherb. (Brassicaceae) • nomi volgari: cren (slavo chren), rafano • erbacea perenne rizomatosa, origine: Est Europa, Sud-Ovest Russia, Est Ucraina • non spontanea, naturalizzata o coltivata • diffusione: Europa, Nord America, Cina; in Italia: Nord, Lazio, Basilicata • ambienti umidi: Armoracia = ˝near the sea˝, Merretich = ˝sea radish˝ • sistema radicale: rizoma (radice principale) e radici laterali (secondarie) • semi: rari, spesso abortiti: maschiosterilità, autoincompatibilità • propagazione vegetativa (asessuata): porzioni di rizoma (radice) • oggi utilizzata come condimento (aromatica) • Armoraciae rusticanae radix (Meerrettich), Cren: proprietà antimicrobica, iperemizzante Fonte: Liste der Monographien der E-Kommission (Phyto-Therapie), Bundesanzeiger nr. 85, 1988 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: principi attivi e proprietà • radici & rizomi A. rusticana: inodori rottura, masticazione aroma • Glucosinolati (GLS) idrolisi (enzima mirosinasi) Isotiocianati etc. • Isotiocianati: attività biologica (antimicrobica, antiossidante etc.) aroma pungente • GLS e derivati: funzione di difesa per la pianta, proprietà aromatiche e medicinali per l’uomo • accumulo GLS: in diversi organi (radici, foglie, semi etc.), variabile durante ciclo vegetativo • concentrazione GLS in radici A. rusticana: 2 ÷ 296 µmol·g -1 OH Sinigrina (SIN) 83% HO O S R HO Gluconasturtina (GST) 11% OH C Glucobrassicina (GBS) 1% N - O3SO Gluconapina (GNA) 1
A. rusticana: prova di confronto varietale reperimento di 9 accessioni coltivate in orti famigliari in Alto Adige, caratterizzazione e confronto in pieno campo con una selezione commerciale (Baviera, Bayerischer) Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: caratterizzazione morfologica (M&M) • rilevati 35 caratteri morfologici (30 da lista descrittori UPOV, International Union for the Protection of new varieties of plants): 22 caratteri su parte aerea (8 piante per accessione) 13 su parte ipogea (3 piante per accessione) • elaborati 32 caratteri: 16 qualitativi (14 UPOV) mediante Analisi delle Componenti Principali (PCA) e Clusterizzazione Ascendente Gerarchica (CAG) (metodo distanza euclidea, legame completo) 16 quantitativi (13 UPOV) con ANOVA Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati della caratterizzazione morfologica – caratteri qualitativi • buona correlazione tra le Badia variabili (caratteri) analizzate Anterivo • ACP: 6 nuove Avigna variabili spiegano Scena il 93% della Pusteria variabilità totale Nova Levante • CAG: accessioni Aldino divise in 4 cluster principali Burgusio Laion Baviera 0 5 10 15 20 Dissimilarità Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: esempio di caratteri morfologici qualitativi (UPOV) discriminanti accessioni Laion e Baviera: nervatura fg verde & colorazione antocianica picciolo fg accessioni Anterivo e Badia: scarso attorcigliamento apice fg & dentatura margine fg poco incisa accessione Avigna: forte attorcigliamento apice fg dentatura margine fg profondamente incisa 27 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati caratterizzazione morfologica (caratteri quantitativi) Caratteri quantitativi – parte ipogea 25 a Nova Levante N° germogli N° radici secondarie 20 15 a a 10 Pusteria b bc c 5 0 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati caratterizzazione morfologica (caratteri quantitativi) Caratteri quantitativi - dimensioni del rizoma 160 diametro superiore Ø basale A 140 A 120 100 a 80 B mm 60 b 40 20 0 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati della caratterizzazione agronomica (rese) Rese in parte ipogea (rizoma + radici) e rizoma per pianta (peso secco) 700 A parte ipogea (rizoma + radici) 600 rizoma 500 g · pianta -1 (p. s.) 400 300 A B 200 rif. Letteratura 100 B rif. letteratura 0 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati della caratterizzazione agronomica (rese) Rese in parti ipogee e rizomi calcolate per 100 m2 (peso fresco) 350 A pte ipogea (rizomi+radici) rizomi 300 A kg · 100 m-2 p.f. 250 200 a 150 B a 100 riferimento letteratura 50 b 0 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati caratterizzazione qualitativa • buon contenuto in GLS totali e Sinigrina composizione percentuale p.a. media accessioni • composizione % GLS in accordo con 1,1 5,0 letteratura 1,2 • alta variabilità tra le accessioni oggetto di studio • valori omogenei (bassa variabilità) nell’ambito di una stessa accessione • alcune accessioni con contenuto superiore in SIN e GLS totali rispetto alla 92,8 cultivar di riferimento SIN sinigrina GNA gluconapina GBS glucobrassicina GST gluconasturtina Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati caratterizzazione qualitativa Sinigrina 160 140 A A A AB AB AB AB 120 AB 100 AB B µmol · g-1 rif. letteratura 80 60 40 20 0 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
A. rusticana: risultati caratterizzazione qualitativa Glucosinolati (GLS) totali 160 A AB AB A 140 AB AB AB 120 AB AB B 100 rif. letteratura µmol · g-1 80 60 40 20 0 Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
Si ringraziano: Segreteria organizzativa convegno Colleghi CREA-Trento: Nicola Aiello, Renato Fontanari, Sergio Giannì, Stefano Libardi, Germano Prada, Renato Rigo, Fabrizio Scartezzini Colleghi CREA: Manuea Bagatta (CREA-Bologna), Aldo Tava (CREA-Lodi) Progetto RGV/FAO RGV/FAO “Implementazione del Trattato FAO sulle risorse genetiche vegetali per l'alimentazione e l'agricoltura”, U.O. specie officinali, (MiPAAF) grazie per l’attenzione! Fusani P. - Ricerca su RGV officinali presso il CREA di Trento – Passariano (UD) 25/03/19
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