LE NUOVE SFIDE PER L’IMPRESA AGICOLA Modelli, mercati, tecnologie e soluzioni per l’agricoltura del futuro Tecniche innovative di monitoraggio dello stato nutrizionale delle colture G.A. Sacchi Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali Università degli Studi di Milano F. Gambale 2001 Il nuovo paradigma di sostenibilità dell’agricoltura intensiva Provolo e Sacchi – DiSAA - UNIMI Costo dei fertilizzanti Incidenza percentuale della spesa per l’acquisto di fertilizzanti ( ), fitofarmaci ( ) e sementi ( ) sulla produzione vegetale lombarda 30 25 20 15 10 5 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Bassa efficienza d’uso dei fertilizzanti Più del 50% del N applicato con i fertilizzanti è perso Più del 60% del P applicato con i fertilizzanti è perso Più del 30% del K applicato con i fertilizzanti è perso Approcci low-input Costituire genotipi in grado di acquisire ed assimilare i nutrienti minerali con efficienza anche quando scarsamente disponibili (miglioramento genetico per NUE) Definire “best management practices” innovative (valutazione delle necessità nutrizionali con metodi continui e sito-specifici: i bioindicatori dello stato nutrizionale) Valutazione continua, sito-specifica e rapida della necessità di fertilizzanti Dualex Sacchi et al. (2014) in progress Nir SPAD Multiplex Log FER Method Bioindicatore/biomarker molecolare (attivo) Gene in grado di evidenziare rapidamente l’attività di un promotore Promotore Promotore sensibile ad una una condizione cellulare indotta da un fattore ambientale Gene reporter Exon Trappong Insert Consortium (EXOTIC) Collection of about 30,000 Arabidopsis mutant lines obtained by insertional mutagenesis based on a modified maize Ds element Ds inverted repeated sequences intron triple splicing acceptor R L Ds I 3SA GUS NPT II marker reporter gene (GUS) Ds Suoli a ridotto contenuto in zolfo Rimozioni dovute a colture altamente produttive Colture ad alta richiesta di S: brassicacee (biofuel) e frumento P-fertilizzanti: dai superfosfati (0-20-0) ai superfosfati tripli (0-46-0) [Ca3(PO4)2]3F2 + 7H2SO4 [Ca10(PO4)6]F2 + 14H3PO4 + 10H2O Ca(H2PO4)2 + 7CaSO4 + 2 HF 10Ca(H2PO4)2H2O + 2 HF Riduzione del contenuto in zolfo delle deposizioni atmosferiche From Buchanan et al. (2001), ASPB Piante cresciute 6 gg in bassa disponibilità di S Risposta precoce 1 day 2 days 3 days 4 days 5 days 6 days Risposta specifica Piante cresciute per 7 giorni su terreni privi di un nutriente +S 14 gg -N 7 gg -P 7 gg -K 7 gg -Mg 7 gg -Ca 7 gg -S 7 gg -Fe 7 gg Dose-risposta 0,14 GUS activity 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0 5 10 25 50 [SO42-] (mM) 100 500 1000 1500 250 NPTs 200 150 100 50 0 0 5 10 25 [SO4 50 100 2-] (mM) 500 1000 1500 Geni reporter Luc (luciferasi dalle lucciole) o LuxAB green fluorescent protein Dipartimento di Scienze Agrarie e Alimentari UNIMI Gian Attilio Sacchi Fabio Francesco Nocito Clarissa Lancilli (ora CNR-IBBA) Barbara Giacomini Dipartimento di Bioscienze UNIMI Moez Maghrebi Chiara Tonelli Massimo Galbiati F. Gambale 2001 Grazie!