Selection for drought and bruchid resistance of common bean populations

Il fagiolo (Phaseolus vulgaris L.) è una leguminosa tra le più coltivate al mondo per il consumo umano, su una superficie di più di 14 milioni di ettari, ma fortemente limitata dalla siccità. Un altro dei fattori limitanti per il fagiolo è rappresentato dagli insetti che attaccano i semi, appartenenti ai coleotteri bruchidi. La comprensione dei meccanismi di resistenza alla siccità e agli insetti è utile per la selezione di varietà superiori. Inoltre la partecipazione dei coltivatori al processo di selezione è importante al fine di identificare le caratteristiche migliori di piante e semi. Gli obiettivi di questo studio sono: (i) condurre una valutazione fenotipica di 81 genotipi in relazione alla resistenza alla siccità; (ii) selezionare i genotipi migliori per resistenza alla siccità, produzione e caratteristiche commerciali; (iii) selezionare linee resistenti ai bruchidi anche mediante marcatori genetici associati al gene dell’arcelina; (iv) valutare i genotipi mediante la partecipazione dei coltivatori in Etiopia. Nel primo studio sono state impiegate 78 linee, due parentali e un controllo (Awash melka) in condizioni di stress idrico e di irrigazione presso il centro etiope di Melkassa nel 2008 e nel 2009, secondo un disegno di blocchi randomizzati con tre repliche. Sono state analizzate le seguenti variabili: resa in seme, semi per baccello, peso di 100 semi, biomassa della pianta, LAI (leaf area index) e PHI (pod harvest index). I valori di resa in seme sono variati da 404 a 1580 kg/ha, con differenze significative tra i genotipi. I genotipi G80, G13, G19, G40, G87, G6, G28, G21,G24, G70, G22, G78, G60, G100 e G14 hanno dato risultati migliori in condizioni di stress idrico. I genotipi G78, G80, G6 e G19 e hanno dato buoni risultati anche con l’irrigazione, mostrando differenze significative anche per la biomassa della pianta. La resa in seme in condizioni di stress è correlata positivamente con il numero di semi per m2, il numero di baccelli per m2 , il peso di 100 semi, la biomassa e il PHI. Nel secondo studio sono state utilizzate in laboratorio 40 linee avanzate per la resistenza ai bruchidi, con 4 repliche di 30 semi ciascuna. Ogni gruppo di semi è stato infestato con 6 coppie del bruchide Zabrotes subfasciatus provenienti dall’allevamento presso il CIAT di Cali, Colombia. Due marcatori genetici microsatelliti sono stati utilizzati per la caratterizzazione delle linee in merito alla presenza del gene per l’arcelina, unitamente all’analisi della proteina stessa. Le stesse linee sono state infine utilizzate in una prova di campo condotta in Etiopia. I dati raccolti hanno riguardato variabili relative alla performance degli insetti e alla resa delle linee in campo. Le linee RAZ 4, RAZ 101, RAZ 173, RAZ 44 e RAZ 174 hanno mostrato una resistenza elevata per tutte le variabili considerate. Nel complesso la resa in campo è stata moderatamente più elevata per le linee suscettibili (2.11 t/ha, SE = 0.05) rispetto alle resistenti (1.8 t/ha, SE = 0.02). La resistenza è stata sempre associata alla presenza di una proteina da 35 kDa che rappresenta l’arcelina 1. I marcatori microsatellite BMy 11 e Pvatct 001 hanno confermato l’associazione con il gene per l’arcelina. Nel terzo studio sono state condotte indagini con coltivatori etiopi nel 2008 (16 coltivatori) e nel 2009 (20 coltivatori) provenienti dalle aree di Boffa e Siredodota. Sono state utilizzate le prove del primo studio presso il centro di Melkassa, valutando sia le piante sia il prodotto. I semi sono stati inoltre mostrati a esportatori e commercianti per la valutazione di qualità. Nel 2008 tale processo ha portato alla selezione di 25 genotipi superiori, di cui 4 apprezzati commercialmente. Nel 2009 è stato individuato un sottogruppo di 12 genotipi, all’interno dei quali è stato possibile elencare i 5 migliori (G60, G53, G40, G80 e G5) in relazione a misura, colore e forma del seme. I criteri di selezione sono variati tra coltivatori maschi e femmine. La valutazione commerciale, basata su caratteri in parte simili, ha portato alla selezione di tre linee (G40, G60, G80).