Dallo studio tassonomico alla produzione vivaistica: approccio integrato alla conservazione di specie vegetali rare

Due to its species-richness and the high rate of endemism, Italy is a critical area for biodiversity conservation in Europe. However, the most recent surveys still leave many uncertainties regarding the extinction risk for many taxa. This doctoral project aims to contribute to the existing knowledge about Italian taxa of conservation interest addressing three main steps for plant conservation: (a.) species identification and taxonomy, (b.) population genetics, (c.) production of plants for restoration ecology and genetic reinforcement projects. To investigate (a) taxonomy applied to conservation, the genus Hieracium was selected as a study system due to its taxonomic ambiguity, which is related to its extensive morphological variability, the frequent hybridization events occurred in the past, and the subsequent stabilization of hybrids through the emergence of numerous apomictic polyploids. Specifically, this thesis focused on two main taxa: (i) H. tenuiflorum Arv-Touv and (ii) H. tolstoii Fen. & Zahn. (i) H. tenuiflorum (sect. Hieracium) is a species that lives along the forest margin of the Alps and the Apennines. Six subspecies are reported for this taxon, most of which are endemic to Italy. However, their presence was no longer documented after their description, therefore they were not confirmed for the Italian flora. A nomenclatural investigation was conducted which resulted in the typification of the species and its infraspecific taxa. A multidisciplinary investigation was performed on individuals from several Italian populations, comparing H. tenuiflorum and its subspecies with H. bifidum individuals from the same localities. Morphometric and genetic data do not reveal a distinct separation among these species, especially for individuals from Northern Italy. The discovery of diploid populations, which reproduce by means of sexual reproduction, in the area supports the hypothesis of hybridization origin of these populations and offers important insight into the evolutionary history of these taxa. However, more data should be included to have a more comprehensive vision of their genetic relationship and verify this hypothesis. (ii) H. tolstoii (sect. Dragicola) was a species endemic to Milan and is the only Hieracium species reported as extinct for the Italian flora. To verify its taxonomic identity and confirm its extinction, a taxonomic investigation was performed including morphometric and molecular data. Our data suggest this plant was a distinct taxonomic entity, morphologically different from all the other taxa included in the analysis and genetically close to other species of sections Dragicola and Drepanoidea. However, it was not possible to exclude the hybrid origin of the species and assess the parental species. A third project involved the study of a species of conservation concerned by (b) population genetics approach. Particularly, this project was focused on C. thyrsoides subsp. carniolica (Sünd.) Podlech since a conservation project was set to study the population on Serva Mount, in the Dolomiti Bellunesi National Park. To evaluate the genetic diversity of the population and assess if genetic reinforcement is needed, a genome size estimation was performed, and Genotyping by Sequencing (GBS) and K-seq methods were evaluated. Despite the challenges faced, tests on GBS proved to be more suitable for our study compared to K-seq method. Currently, new libraries are in preparation to analyze all the samples. Finally, during my period of work in the company Flora Conservation, aspects regarding the (c) propagation of plants for conservation purposes were addressed contributing to the propagation, the management, and the final establishment of plants of conservation concern.

Data la sua ricchezza di specie e l’alto tasso di endemismo, L’Italia rappresenta un’importante area per la conservazione della biodiversità in Europa. Tuttavia, le indagini più recenti hanno lasciato dubbi in merito al rischio di estinzione per molti taxa. Il presente progetto mira a contribuire alla conservazione delle specie italiane indagando tre principali punti riguardanti la conservazione delle piante: (a) la tassonomia; (b) la genetica di popolazione; e (c) la produzione vivaistica. Lo studio della tassonomia applicata alla conservazione è stato svolto prendendo il genere Hieracium come caso studio per via della sua ambiguità tassonomica dovuta all’elevata variabilità morfologica, le frequenti ibridazioni avvenute in passato, e alla successiva stabilizzazione degli ibridi per mezzo dell’insorgenza di poliploidi apomittici. In particolare, in questo lavoro ci siamo focalizzati su due gruppi tassonomici: (i) H. tenuiflorum Arv-Touv, e (ii) H. tolstoii Fen. & Zahn. (i) H. tenuiflorum (sect. Hieracium) è una specie che vive lungo i margini dei boschi delle Alpi e degli appennini. Sei sono le sottospecie descritte per questo taxon, tra cui anche endemismi italiani. Nonostante ciò, a seguito della loro descrizione non sono stati più studiati, e la loro presenza all’interno della flora d’Italia non è stata più confermata. Un’indagine nomenclaturale è stata svolta portando alla tipificazione della specie e di molti suoi taxa infra-specifici. Un’indagine multidisciplinare su individui provenienti da diverse popolazioni italiane, confrontando individui di H. tenuiflorum e H. bifidum provenienti dalle stesse località non rivelano una netta separazione tra queste specie da un punto di vista morfologico e genetico, in particolare per gli individui provenienti dal Nord Italia. La scoperta di individui diploidi, a riproduzione sessuale, in quella zona supporta l’ipotesi di un'origine ibrida di queste popolazioni e rappresenta un’importante informazione per comprendere la storia evolutiva di questi taxa in Italia. Tuttavia, è necessario includere ulteriori dati per avere una visione più completa delle relazioni genetiche e verificare tale ipotesi. (ii) H. tolstoii (sect. Dragicola) era una specie endemica di Milano, l’unica specie di Hieracium riportata come estinta per la flora italiana. Al fine di confermarne l’identità tassonomica e quindi la sua estinzione, è stata svolta un’indagine tassonomica basata su dati morfologici e genetici. I nostri dati suggeriscono che questa pianta fosse in effetti un’entità tassonomica a sé stante, morfologicamente distinta da tutte le specie inserite nello studio, e geneticamente affine a piante delle sezioni Dragicola e Drepanoidea. Non è stato però possibile escludere la possibile origine ibrida della specie e comprendere le possibili specie parentali. Un terzo progetto ha coinvolto lo studio di una specie mediante la (b) genetica di popolazione. Per questo progetto è stata presa in esame Campanula thyrsoides subsp. carniolica (Sünd.) Podlech, per la quale è stato avviato un progetto di conservazione per tutelare la popolazione sul Monte Serva, nel Parco delle Dolomiti Bellunesi. Al fine di valutare la variabilità genetica della popolazione e valutare la necessità di un intervento di rinforzo genetico, sono stati fatti studi sul genome size della sottospecie, e dei test su Genotyping by Sequencing (GBS) and K-seq. Nonostante le difficoltà riscontrate, il GBS si è dimostrato essere il più adatto allo studio di queste piante rispetto al K-seq. Nuove librerie sono al momento in preparazione per lo studio di tutte le popolazioni coinvolte. Infine, aspetti legati alla (c) propagazione di piante sono stati affrontati presso l’azienda Flora Conservation, dove ho contribuito alla propagazione, gestione, e messa a dimora di piante di interesse conservazionistico