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EXPLOWHEAT- Exploring durum wheat genotypes to minimize drought stress impact on grain yield and nutritional quality

Tipologia
Progetti internazionali
Programma di ricerca
UE/MIUR
Ente finanziatore
CALL 2019
Budget
€ 355381.37
Periodo
01/12/2020 - 01/12/2023
Prof. Gianpiero Vigani

Partecipanti al progetto

Descrizione del progetto

La siccità è considerata come il più importante stress ambientale che riduce la produttività delle colture e rappresenterà una grande sfida per l'agricoltura europea a causa delle proiezioni sui cambiamenti climatici.
La siccità può causare carenze nutrizionali anche in condizioni di adeguata fertilizzazione. I meccanismi che le piante hanno evoluto per acquisire ed assimilare i nutrienti dal suolo potrebbero non funzionare in modo ottimale in condizioni di siccità. È generalmente accettato che la fertilizzazione sia più efficace quando le piante non sono stressate dall'acqua e che l'irrigazione è più efficace quando i nutrienti non sono limitanti. Considerando che la maggior parte delle piante coltivate in aree semiaride devono affrontare situazioni di siccità temporanea, è importante non solo accertare come lo stress idrico influenzi l'assorbimento e la capacità di assimilazione di queste colture, ma anche identificare geni/genotipi per aumentare la resilienza in condizioni di siccità e la carenza di nutrienti, soprattutto alla luce del cambiamento climatico in atto. I progressi ottenuti in ambito della genetica vegetale hanno contribuito allo sviluppo di nuove varietà per decenni. Caratterizzare la straordinaria diversità del potenziale genetico non sfruttato del grano duro nell’area mediterranea rappresenta una valida strategia per implementarne le rese produttive e la sicurezza alimentare Inoltre, la recente dimostrazione in piante di grano duro che la privazione dello zolfo (S) può ostacolare l'acquisizione del ferro (Fe), mentre una elevata disponibilità di S porta al miglioramento dell'efficienza dell'uso di Fe, potrebbe rappresentare la base per sviluppare un nuovo strumento verso il superamento di una sfida chiave nella nutrizione ferrica delle piante: l'ottimizzazione dell'acquisizione e dell'assimilazione del Fe mediante un nuovo approccio sostenibile con costi ridotti, limitando l’uso di fertilizzanti ferrrici. Tale approccio avrà importanti implicazioni per il miglioramento non solo della resa, ma anche del valore nutrizionale della granella, poiché il grano è una coltura strategica per la sicurezza alimentare e il Fe è uno dei nutrienti più importanti per migliorare la qualità delle colture e infine la salute umana. La stretta relazione tra S e Fe indica che S rappresenta un fattore chiave per l’implementazione della concentrazione di Fe nel grano, promuovendo sia il caricamento del floema che il trasporto dal floema alla granella. Una buona nutrizione solfatica può anche influenzare la concentrazione e la composizione delle proteine di stoccaggio dei semi nonché i siti di legame con Fe che possono aumentare il trasporto e la localizzazione del Fe nel seme.
EXPLOWHEAT fornirà l'identificazione di genotipi di frumento duro e/o geni più resilienti in grado di far fronte ad una limitata disponibilità di acqua congiuntamente con una disponibilità di nutrienti sbilanciati derivanti dalla siccità, al fine di sostenere il miglioramento delle strategie di gestione delle colture per il futuro uso agricolo.
L'obiettivo finale sarà quello di massimizzare la resa in cereali e la qualità in condizioni agricole sfavorevoli (cioè siccità, limitazioni nutrizionali) in un modo sostenibile dal punto di vista ambientale. Per raggiungere questo obiettivo, il consorzio EXPLOWHEAT combina l'esperienza di un'ampia gamma di discipline di gestione e ricerca delle colture, tra cui assorbimento e assimilazione delle acque e dei nutrienti, pratiche di fertilizzazione, scienze del suolo, fisiologia delle piante, biochimica, genomica e genetica delle piante.

Durum wheat is an important crop in Mediterranean basin, which produces about 60% of world production, and wheat-based foods provide 18% of the daily intake of calories and 20% of proteins for humans.
EXPLOWHEAT aims to identify cultivars, and/or genetic combinations, of durum wheat able to cope with limitation of natural resources by studying the mechanisms that plants face under drought and nutrient deficiency in field and field-like conditions at a multidisciplinary level. Mediterranean durum wheat landraces, including ancient grains, become particularly promising as they represent an invaluable gene pool for a number of characteristics: good adaptation to their particular Mediterranean growing regions, huge genetic diversity, and a documented resilience to abiotic stresses. EXPLOWHEAT will target the availability of water and nutrients to durum wheat, since these two factors are the most impactful for growth rate on low-resource environments. EXPLOWHEAT aims to the:
i) identification of wheat genotypes/genes leading to better capacity of plants to cope with drought stress,
ii) identification of wheat genotypes/genes leading to better ion homeostasis under drought stress,
iii) a new definition of crop management strategies, minimizing drought stress and maximizing allocation of nutrients to grains for improved nutritional quality, and iv) on-farm validation of promising wheat lines in production systems based on a reduced use of inputs. To reach this objective, EXPLOWHEAT consortium includes highly-specialized research teams from different Mediterranean countries.
EXPLOWHEAT will provide not only strategical concepts, but genetic resources, to deal with the upcoming agronomical challenges of a growing world population under a changing climate. Benefits will include improved use of Mediterranean natural resources, decreased pollution, reduced energy needs and gas emissions, and increased crop productivity and quality.

Note

Bando di ricerca: PRIMA
Ultimo aggiornamento: 11/07/2022 16:26
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