הורמונים סטרואידים הנקראים ברסינוסטרואידים מהווים גורם מכריע בגדילת הצמח. הורמונים אלו

גם מבקרים את תגובות הצמח לעקות סביבתיות שונות ביניהן עקת יובש ועקה הנובעת מזמינות נמוכה

של חומרי הזנה. מחקרים שבוצעו לאחרונה הראו שעקות אלו גם משפיעות על רמות ההורמון וגם על

.הסיגנלים שהורמונים אלו מעוררים בצמח, ובתוך כך גם בשורש

אחת האסטרטגיות שנבחנו במטרה לשפר את סבילות העגבנייה לעקה יחידה או לשילוב של עקות היא

וויסות רמות ההורמון או הסיגנלים שהוא מעורר. וויסות זה צפוי להשפיע על הצורה של בית השורשים

וכן על מנגנונים פיזיולוגים אשר עשויים להביא לעלייה ביעילות ניצולת המים וחומרי ההזנה בצמח.

ניתן להביא לעליה או לירידה מתונה ברמות ההורמון בעזרת הוספה חיצונית של ההורמון עצמו ובעזרת

הוא מולקולה קטנה שמדכאת ייצור של (BRZ הוספה של ברסינזול בהתאמה. האחרון )הנקרא בקיצור

ברסינוסטרואידים בצמח. אכן, טיפולים אלו הביאו לשינוי הצורה של בית השורשים. בנוסף, נראה כי

ברסינוסטרואיד משפר את יעילות ניצולת המים בשורשים בתנאים של שילוב עקות, בהם קיימת זמינות

נמוכה של זרחן ושל מים. גישה חליפית לוויסות ברסינוסטרואיד היא עריכה גנומית של גנים המעורבים

ייצור של .(Cas9-CRISPR (בהעברת הסיגנאליים של ברסינוסטרואיד, על ידי שימוש בטכנולוגיית קריספר

חומר גנטי כזה יאפשר לנו לבדוק את ההשפעה של ברסינוסטרואיד על עגבנייה משך כל מחזור החיים שלה

.באופן יותר מדויק

Nonostante i suoli possano essere molto ricchi di fosforo (P), capita spesso che solo una porzione di esso sia disponibile per l’assorbimento da parte delle piante. La maggior parte del P si trova infatti adsorbita sulla superficie di argille, in forma di complessi insolubili con calcio (Ca), o intrappolata nella struttura di ossidi di ferro (Fe). Questi processi di “fissazione” minano la capacità dei fertilizzanti minerali di rifornire il P del suolo.

Gli acidi organici sono uno dei componenti degli essudati radicali, e possono aumentare la mobilizzazione del P da fonti poco disponibili. Per comprenderne l’effetto, abbiamo testato tre acidi organici presenti negli essudati di piante di pomodoro in seguito a carenza di P e abbiamo valutato la loro capacità, singola o in combinazione, di rilasciare P da sistemi in cui esso si trova sulla superficie o nella struttura di un ossido di ferro. I risultati hanno mostrato che la combinazione di diversi acidi organici ha un effetto maggiore rispetto ai composti singoli, evidenziando l’importanza della composizione globale degli essudati. L’ordine di rilascio osservato è: ossalico > ascorbico > citrico, a seconda del tipo di azione chimica esercitata dall’acido sull’ossido. Questi risultati mostrano come gli acidi organici, nonostante siano solo uno dei tanti componenti degli essudati radicali, svolgano un ruolo chiave nell’aumentare il rilascio di P da fonti poco biodisponibili e quindi aumentarne l’assorbimento da parte delle piante.

Il fosforo (P) è uno dei nutrienti inorganici più importanti per le piante, nonostante la sua limitata disponibilità sia un frequente ostacolo alla produttività in ambienti naturali e agricoli.

Soltanto una piccola porzione del P presente nel suolo è disponibile per le piante, mentre la maggior parte non è accessibile perché fortemente legata alle componenti del suolo.

Gli essudati radicali, rilasciati nel suolo dalle radici, sono una potete arma tramite cui le piante possono aumentare l’assorbimento di nutrienti. Sono composti da zuccheri, acidi organici, ioni e altre sostanze la cui concentrazione viene modulata in risposta alle condizioni nutritive del suolo.

Per capire le variazioni nella composizione degli essudati in risposta alla carenza di P, abbiamo raccolto e caratterizzato gli essudati di pomodoro dopo due settimane di crescita con o senza P. I risultati hanno mostrato che le piante in carenza di P essudano più protoni, acidi organici (acido ossalico e succinico) e composti fenolici (come l’acido gallico), in quanto queste sostanze possono aumentare il rilascio di P dalla matrice del suolo grazie alla loro interazione con gli ioni metallici a cui è legato il P. Gli essudati contengono anche strigolattoni, ormoni che agiscono come molecole segnale in grado di attivare la simbiosi con i funghi micorrizici. Tutti questi aspetti evidenziano come gli essudati radicali possano aiutare i pomodori ad arricchire di P il loro pasto in caso di scarsezza di questo nutriente.

Nonostante una maggiore consapevolezza delle problematiche ambientali, i consumatori non sono sempre disposti ad effettuare delle scelte di acquisto sostenibili da un punto di vista ambientale. Lo studio del comportamento dei consumatori verso prodotti alimentari sostenibili non può prescindere dall’analisi di un loro divario comportamentale, che sussiste quando l’attitudine verso l’ambiente non si trasforma in un consumo sostenibile. Per analizzare questo divario bisogna sviluppare una indagine sul comportamento del consumatore seguendo queste fasi: organizzazione di focus group; sviluppo e test pilota dell’indagine; definizione del campione (dimensioni e composizione); diffusione dell’indagine.

L’indagine sviluppata per valutare l’esistenza di un gap comportamentale verso un pomodoro sostenibile si è basata sugli attributi emersi durante due focus group a Milano e da esperti internazionali del settore. Il questionario, tradotto in diverse lingue europee, comprende domande sul consumo di pomodoro, sulla conoscenza delle problematiche climatiche, sull’atteggiamento positivo e negativo nei confronti del “pomodoro TomRes”, sulla disponibilità a pagare e sulle caratteristiche socio-economiche. Complessivamente sono state raccolte circa 1700 risposte (900 in Italia e 800 nel resto d’Europa).

I risultati confermano l’esistenza di un gap comportamentale: Più di 90 su 100 intervistati mostrano un atteggiamento positivo nei confronti del pomodoro TomRes e sono disposti ad assaggiarlo, ma quando si tratta di cambiare il loro comportamento, i consumatori hanno mostrato una maggiore avversione. In tutti i paesi considerati, meno della metà di loro è disposta a pagare fino al 20% in più per pomodori sostenibili.

Agronomija uspešno nadgrajujejo klasičen raziskovalni pristop počasnega, vendar zanesljivega pridobivanja novega znanja (problem, hipoteza, metoda, podatki). Intenzivna digitalizacija agronomije vodi v sistematično zbiranje velikih količin podatkov. Izkoristek zbranih količin podatkov je žal še vedno zelo nizek. Da bi povečali izkoristek razpoložljivega podatkovnega potenciala, v agronomijo uvajamo podatkovno rudarjenje, ki sodi v širši okvir umetne inteligence. Pri podatkovnem rudarjenju uporabljamo različne algoritme za iskanje vzorcev povezav v velikih količinah podatkov. Domenski (agronomski) strokovnjaki vzorce kritično primerjajo z že obstoječim znanjem. Ko v podatkih odkrijemo vzorec, ki poda novo pojasnitev preučevanega problema, govorimo o novem znanju, ki smo ga iz podatkov pridobili s pomočjo umetne inteligence.

V projektu TomRes uporabljamo metode podatkovnega rudarjenja na podatkih digitaliziranega spremljanja pridelave paradižnika v steklenjakih in na poljih. Odkrili smo številne nove vzorce povezav, ki omogočajo razlago in zanesljivo napovedovanje odzivov različnih sort paradižnika na različne kombinacije stresa povzročenega z zmanjšano oskrbo rastlin z vodo in hranili. Znanje pridobljeno iz podatkov povezujemo z obstoječim agronomskim znanjem v sisteme za podporo odločanja v pridelavi paradižnika. Digitalizacija agronomije in uporaba sodobnih metod umetne inteligence omogočata velik napredek v razvoju trajnostne in okolju prijazne pridelave hrane.

Agronomija mora izpolnjevati številne cilje trajnostnega razvoja in zagotavljati široko paleto ekosistemskih storitev. Te zahteve postavljajo agronomijo v položaj, ko se morajo sprejeti hitre in pravilne odločitve. Odločanje je v agronomiji zato postalo izjemno kompleksen proces, ki ga je mogoče obvladovati le z objektivnim znanstvenim pristopom.

Zaradi intenzivne digitalizacije agronomije se kopičenje podatkov in zbirk obstoječega znanja hitro povečuje. Uporaba različnih metod umetne inteligence je pripomogla k razvoju analize odločanja, saj omogoča izgradnjo odločitvenih modelov iz podatkov in obstoječega znanja.

V projektu TomRes razvijamo sistem za podporo odločanja o izbiri ukrepov, ki bi zagotavljali pridelavo paradižnika izpostavljenega okoljskemu stresu. Za izgradnjo odločitvenih modelov uporabljamo najnovejše pristope umetne inteligence. Naš sistem najprej ovrednoti učinkovitost rabe virov različnih proizvodnih sistemov (sorte paradižnika, rastne razmere), ki so izpostavljeni stresu zaradi pomanjkanja hranili in vode.

Zagotavlja tudi informacije o vplivih pridelave na okolje in o socialno-ekonomski uspešnosti pridelave. V drugem koraku sistem predlaga spremembe upravljanja proizvodnih sistemov (polja, steklenjaki), ki bi zagotovile optimalno pridelavo paradižnika v različnih stresnih pogojih. Sistem za podporo odločanja je mogoče prilagoditi za uporabo v različnih pridelovalnih pogojih na poljih ali v steklenjakih.

Lo sviluppo urbano e I cambiamenti climatici esasperano la competizione per l’acqua e le risorse. Pertanto è importante migliorare sia l’efficienza dell’uso dell’acqua (WUE) che l’efficienza dell’uso di nutrienti / nitrati (NUE) delle colture ortive al fine di ridurre l’impatto dell’agricoltura sull’ambiente. Attraverso l’analisi di genotipi di pomodoro coltivati in quattro diverse condizioni di apporto idrico e fertilizzanti azotati, è stato possibile identificare varietà e tratti responsabili dell’aumento di WUE e NUE. Con l’ausilio della tecnologia RT-PCR quantitativa, che consente un’analisi mirata delle informazioni genetiche, è stato possibile identificare genotipi tolleranti allo stress.

Un esempio di gene testato è stato LEA (Late Embryogenesis Abundant), un marcatore di stress che si accumula in risposta alla siccità e protegge le proteine dall’aggregazione. La verifica dell’espressione di questo gene nei nostri genotipi di pomodoro ha mostrato che due di loro hanno diversi profili di sensibilità e di espressione genica. Come atteso, il genotipo che si è comportato meglio in condizioni di ridotta irrigazione aveva un valore di espressione di LEA più elevato rispetto al genotipo sensibile alla siccità.

Ciò indica che in condizioni di siccità, alti valori di espressione di LEA potrebbero essere utilizzati come misura della risposta a condizioni di deficit idrico e quindi aiutare nella identificazione di linee di pomodoro utili in programmi di miglioramento genetico.

TOMRES-WP4 applied a “systematic approach” to achieve an unbiased overview of the literature-based evidence. For this, a strictly controlled methodology or “Systematic Protocol”, was applied to ensure objectivity at all stages of data gathering and analysis.

Identifying and applying a Systematic Protocol is a major undertaking, demanding great control and consistency in literature gathering, sifting, and data extraction. Consequently, regular “consistency checks” are necessary to ensure very high levels of agreement among

those sifting the literature and extracting data - especially when a team of scientists must work together to complete these stages. TOMRES-WP4 applied a Systematic Mapping Protocol, to catalogue

the variety of approaches reported in the literature to address the specific research question - What evidence exists on the effectiveness

of the techniques and management approaches used to improve the

productivity of field grown tomatoes under conditions of water-, nitrogen- and/or phosphorus-deficit? The detailed findings of the mapping exercise have been reported in detail, and a summary of the insights will feature as a short article in a future TOMRES-Newsletter.

Neben dem attraktiven Geschmack und der intensiven Farben werden Tomaten auch für ihren Gehalt an bioaktiven Inhaltsstoffen geschätzt, die als wichtiger und gesunder Bestandteil der täglichen Ernährung gelten. Diese Verbindungen, die sekundären Pflanzeninhaltsstoffe, werden von den Pflanzen u.a. als Abwehr von Pflanzenkrankheiten oder bei Wasser- und Nährstoffmangel gebildet.

Im TOMRES Projekt werden daher die Effekte von Wasser- und Nährstoffstress auf sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe bei Tomate bestimmt, um solche Sorten zu identifizieren, die sowohl robust als auch ertragsreich unter diesen Stressfaktoren sind und gleichzeitig qualitativ hochwertige Früchte liefern.

Für die Bestimmung werden Verbindungen, wie Polyphenole und Carotinoide, zunächst aus dem Pflanzenmaterial extrahiert und nach einer chromatographischen Trennung quantifiziert. Durch Kenntnisse der Profile – der individuellen Konzentration von Sekundärmetaboliten - wird ein tieferer Einblick in die Physiologie der Pflanze ermöglicht.

Während manche Sorten mehr Sekundärmetabolite unter den Stressbedingungen produzieren, reagieren andere mit einer verringerten Biosynthese. Der Grund dafür sind unterschiedliche biosynthetische Strategien der Pflanze mit dem geringen Maß an Ressourcen umzugehen. Dabei gilt es in TOMRES insbesondere die Kandidaten für die Pflanzenzucht zu identifizieren, die auch unter Stress ein hohes Maß an den ernährungsphysiologisch wertvollen Verbindungen sowie hohe Erträge und Qualität behalten.

Depuis la révolution verte des années 1960, la sélection traditionnelle a été le principal moteur de l’amélioration du rendement des plantes cultivées. Néanmoins, au cours des dernières décennies, de nouvelles menaces majoritairement dues à l’agriculture intensive, aux pratiques agricoles et aux changements climatiques affectent l’agriculture d’aujourd’hui. Bien qu’efficace, la sélection traditionnelle ne permet pas à elle seule de répondre rapidement à ces nouvelles contraintes. Au sein de la communauté scientifique internationale, d’énormes progrès ont été réalisés dans la compréhension des mécanismes moléculaires contrôlant les processus biologiques, et chaque jour de nouvelles découvertes sont publiées. Par exemple, les gènes contrôlant la croissance des plantes ainsi que leurs résistances aux maladies et aux contraintes de l’environnement, telle que la sècheresse, ont été identifiés et caractérisés. Malheureusement, l’exploitation de ces découvertes pour développer de nouvelles variétés pouvant être cultivées de manière durable n’a pas été à la hauteur des progrès réalisés. Le TILLING est un outil d’édition de génome, permettent de faire le pont entre la recherche fondamentale et la recherche appliquée. Dans le projet européen TOMRES, nous recherchons des mutations qui peuvent aider les plants de tomates à faire face au déficit hydrique. Pour atteindre cet objectif, les chercheurs qui étudient les mécanismes contrôlant la résilience aux stress environnementaux, collaborent avec la plateforme de recherche translationnelle de l’INRAE, EPITRANS, pour développer les variétés adaptées aux variations climatiques.

Suoli differenti e condizioni delle piante variabili necessitano di un apporto sito-specifico di acqua e nutrienti, cosa che richiede attrezzature progettate e sviluppate con l’obbiettivo di gestire interamente in maniera autonoma la distribuzione precisa di questi fattori agronomici.

All’interno del progetto Tomres Casella, ha come obiettivo la progettazione ed ottimizzazione di spandiconcime e irrigatori aventi entrambi specifiche caratteristiche al fine di essere utilizzabili

per attività VRT (Variable Rate Technology) su pomodori resistenti allo stress selezionati nel progetto. Spreadsat (spandiconcime VRT): adatto per ogni tipo di trattore, è un’attrezzatura specifica

per pomodori in campo aperto e ha un controllo automatico ed elettronico della distribuzione basato su mappe georeferenziate.

Hydrosat (irrigatore VRT): la caratteristica più importante dell’irrigatore Casella è il sistema idraulico di controllo della velocità di rientro del carrello. Un computer regola la velocità mediante un motore elettrico che apre e chiude il flusso dell’olio nell’unità idraulica accoppiata

a un motore idraulico e a un riduttore epicicloidale. Il computer è governato da un’unità di controllo VRT che modula i comandi in relazione a mappe di irrigazione georeferenziate.

L’irrigatore utilizza un getto elettronico che mostra caratteristiche peculiari quali la possibilità di controllare 4 angoli differenti sul percorso del getto stesso e un semplice utilizzo tramite app per device mobili.

MECS-CROP (Micro Environment and Canopy Sensor, versione CROP) è un sensore multiparametrico specificamente sviluppato per la caratterizzazione della vegetazione (canopy) e il micro-ambiente di colture in campo aperto, che viene utilizzato estensivamente nel progetto TOMRES con lo scopo di monitorare e mappare le piante di pomodoro resistenti allo stress. MECS-CROP combina un ricevitore GPS e una serie di sensori specifici. Un software di postprocessing,

MECS-MAPS, converte i dati rilevati in una serie di mappe coregistrate e quindi visualizzate in maniera sovrapponibile tra loro.

Le mappe più importanti sono:

• CI (Canopy Index): una quantificazione della vegetazione ricoprente il campo, basata su algoritmi e logiche di computer vision invece che sul tradizionale approccio fondato sul calcolo dell’NDVI;

• ST (temperatura superficiale): una misura diretta della temperatura superficiale della coltura/del suolo rilevato;

• RH (umidità relativa): una misura diretta dell’umidità relativa dell’aria.

Un secondo software (PF-VRT), è usato per tradurre i parametri mappati (ad esempio CI) in mappe di prescrizione che possono essere impiegate in operazioni VRT (Variable Rate Technology), come irrigazione e concimazione a rateo variabile.

MECS-CROP può anche essere utilizzato per controllare attrezzature VRT in tempo reale; in questo caso i dati rilevati dal sensore sono utilizzati per regolare il lavoro svolto dai macchinari posti posteriormente al trattore.

Στην ψηφιακή εποχή, η μάθηση μέσω της αλληλεπίδρασης των συμμετεχόντων παραμένει ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους μάθησης. Στόχος της εκπαίδευσης στον αγρό είναι η διάδοση της γνώσης στους γεωργούς και γεωπόνους, οδηγώντας στην αύξηση

του αντικτύπου της έρευνας του TOMRES. Η προσέγγιση βασίζεται στην εκμάθηση μέσω της ανακάλυψης και στην εκπαίδευση μέσω της συμμετοχής. Η εκπαίδευση στο πλαίσιο του TOMRES μπορεί να διαιρεθεί σε δύο μέρη. Αρχικά παρουσιάζεται η υπάρχουσα και

αποκτηθείσα γνώση μέσω ομιλιών και οπτικοακουστικού υλικού την οποία ακολουθεί ανοιχτή συζήτηση. Ακολουθεί επίσκεψη στον αγρό για την επίδειξη των τεχνολογιών και μεθόδων που χρησιμοποιούνται και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της καλλιεργητικής διαδικασίας. Η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί στα διάφορα στάδια της καλλιεργητικής περιόδου. Οι εκπαιδευόμενοι, κυρίως αγρότες, προτιμούν τις παραδοσιακές προσεγγίσεις. Καθώς σημαντικό μέρος της κατάρτισης αφορά δραστηριότητες που διεξάγονται στον αγρό,

ο αγρός είναι το κατάλληλο μέρος για την πρακτική εφαρμογή των γνώσεων. Η εκπαίδευση παρέχει γνώση στους αγρότες, αλλά ταυτόχρονα οι αγρότες παρέχουν τις δικές τους γνώσεις.

Δυνατά σημεία της εκπαίδευσης αυτής είναι: η αλληλεπίδραση εκπαιδευτή-συμμετέχοντα , η προσαρμοστικότητα, η συμμετοχή περισσότερων αισθήσεων. Για την εισαγωγή καινοτόμων τεχνολογιών στη γεωργία αλλά και για την ενθάρρυνση της ενεργού συμμετοχής των

αγροτών, ως εργαλείο για την αποδοχή τεχνολογιών αποδοτικής χρήσης των πόρων, εργαλείο για τους παραγωγούς τομάτας, οι εκπαιδεύσεις στον αγρό είναι αναγκαίες, όπως και για το μέλλον της γεωργίας και για την βιωσιμότητα των εκμεταλλεύσεων γενικότερα.

La demanda global d’aliments s’incrementarà en els pròxims anys, sent el canvi climàtic un gran impediment per arribar a aquests requeriments futurs. En aquest sentit, l’empelt s’ha proposat com una tècnica efectiva per incrementar la productivitat dels cultius. Molts portaempelts són comercialitzats per tal de millorar la tolerància de genotips “elit” front a malalties del sòl, i incrementar-ne el vigor. No obstant, cada vegada més són necessaris nous portaempelts que ajudin a incrementar l’eficiència en l’ús de l’aigua (EUA) i l’eficiència en l’ús del nitrogen (EUN) sense perjudicar la producció. Diverses varietats locals han mostrar un increment tant de l’EUA com l’EUN a experiments previs del projecte TOMRES. En un experiment, vàrem utilitzar diverses varietats locals com a portaempelts d’un genotip “elit” en condicions d’hivernacle. Les plantes empeltades sobre les varietats locals varen ser comparades amb plantes empeltades sobre un peu comercial i plantes no empeltades. No es varen trobar diferències entre combinacions d’empelts quan les plantes no estaven estressades, mentre que baix condicions de sequera i falta de nutrients les plantes empeltades sobre les varietats locals tingueren la major producció. Aquest increment en la producció respecte d’altres combinacions coincideix amb diverses adaptacions en la morfologia de la fulla, atorgant-li una major EUA i EUN. Per l’altre costat, les plantes empeltades sobre el portaempelt comercial tingueren un gran descens en la producció. En conclusió, els nostres resultats indiquen la idoneïtat de les varietats locals per ser usades com a portaempelts per tal d’incrementar l’EUA i l’EUN mantenint una producció acceptable en condicions d’estrès.

Per tal d’identificar nous genotips amb una major tolerància a la sequera, es necessiten tècniques fàcils i barates d’utilitzar. Avui en dia existeixen diverses maneres per mesurar l’eficiència en l’ús de l’aigua (EUA), que involucren processos fisiològics complexos, material car i personal especialitzat. La popularització dels vehicles aeris no tripulats (VANT) ha suposat un canvi en el monitoratge de l’agricultura. L’objectiu del nostre experiment era provar diferents tècniques d’alt rendiment per detectar genotips de tomàtiga amb una major tolerància a la sequera. Usant VANT, vàrem prendre imatges usant una càmera convencional i una càmera hiperespectral de diversos genotips que prèviament havien mostrat una EUA diferent. La càmera convencional es va utilitzar per mesurar l’àrea de la planta. La càmera hiperespectral va donar informació sobre la pigmentació de la fulla, revelant com de verda era la planta. Es varen trobar diferències clares utilitzant tant la càmera convencional com la hiperespectral per aquells genotips amb una major fotosíntesi i major producció tant en condicions de reg com baix estrès per sequera i falta de nutrients. A més, les imatges hiperespectrals varen detectar aquells genotips amb una major qualitat del fruit (tant en contingut de sucres com acidesa). Per tant, l’ús de càmeres convencionals i d’altres més sofisticades però fàcils d’utilitzar són opcions vàlides per als agricultors per tal de detectar genotips amb major tolerància a la sequera i manca de fertilització. Igualment, aquestes tècniques poden ser utilitzades per detectar plantes que tenen un reg deficient i no tenen el seu rendiment agronòmic màxim.

Els períodes de sequera augmentaran degut al canvi climàtic. La optimització en l’ús de nutrients pot prevenir la contaminació del sòl i l’aigua. Trobar genotips amb una millor tolerància a la sequera i la falta de nutrients però sense disminuir el seu rendiment agronòmic és una tasca urgent. A la conca mediterrània, les pràctiques agronòmiques realitzades durant segles han donat lloc a varietats locals adaptades a condicions particulars i amb una elevada tolerància a la sequera. No obstant, encara hi ha poc coneixement sobre la tolerància d’aquests genotips a la manca de nutrients. Al nostre experiment vàrem avaluar el rendiment agronòmic d’un llarg nombre de varietats locals provinents de diversos llocs de la conca mediterrània, juntament amb altres varietats “elit” baix condicions de control (reg) i d’estrès combinat de sequera i falta de nutrients (EC). Els resultats mostraren una alta variabilitat entre els genotip baix condicions de reg, fins i tot d’aquelles provinents de la mateixa zona. Sota condicions d’EC, es va produir una disminució general de la producció però un increment de la qualitat del fruit pel que fa als sòlids solubles totals (molts d’ells sucres) i acidesa. Moltes varietats locals mostraren una menor baixada de la producció en condicions d’EC, mentre que les “elit” tingueren les majors baixades. Concretament, els genotips “elit” obtinguts a partir d’hibridacions de varietats locals mostraren també un menor efecte de l’EC sobre la producció i altres paràmetres agronòmics. Així doncs, les varietats locals poden ser una font per mantenir la producció baix condicions d’EC si ho comparem amb altres genotips “elit”. A més, es va demostrar que les varietats locals són un recurs genètic valuós que permeten millorar la tolerància a l’estrès.

The root system of plants is of key importance for the acquisition of water and essential nutrients to support growth. The volume of soil explored by the root system is defined by its architecture and therefore modifications to its 3D shape can impact on the plant’s efficiency to acquire water and nutrients. The depth, width, degree of branching, surface area and angle of a root system are regulated by a complex interplay between the genetic and environmental factors. Understanding how plant roots respond to unfavourable environmental conditions may have benefits to crop breeding programmes by selection of adaptive root traits that can confer stress resilience. However, visualising how roots grow in soil is no easy task. Not only is the soil opaque, making it impossible to see how they are growing, but digging them up intact is very difficult and key shape information is often lost (e.g. root angle). Over the last 10 years, the application of X-ray Computed Tomography imaging (originally developed for diagnostic medicine) has enabled the non-destructive measurement of root systems grown in soil under a range of environmental conditions. The technology allows detailed information of the 3D shape of the roots systems and how the develop over time to stress with the goal to discover resilience traits for the plant.

I modelli climatici indicano l’area mediterranea come un hot-spot dei cambiamenti climatici fenomeno responsabile della diminuzione della produttività delle colture. Tra quelle annuali, il pomodoro è una delle colture più colpite ed è auspicabile che soluzioni innovative, dalla selezione di genotipi a nuove pratiche agronomiche, vengano sviluppate. In un contesto di agricoltura sostenibile, è fondamentale capire come i microrganismi del suolo influenzino le risposte delle piante agli stress. Grande attenzione è rivolta ai funghi micorrizici arbuscolari (AM), che instaurano simbiosi con le radici ed aiutano le piante ad affrontare stress ambientali migliorando l’assorbimento di nutrienti e acqua dal suolo.

Grazie al progetto TOMRES stiamo caratterizzando alcune varietà commerciali di pomodoro e specie selvatiche, analizzando la risposta alla simbiosi AM considerando sia il tasso di colonizzazione radicale che l’effetto crescita sulla pianta in condizioni di stress idrico e di nutrienti. La suscettibilità alla simbiosi AM sembra essere una caratteristica costante in molti dei genotipi analizzati. Analisi molecolari hanno mostrato che anche i pomodori meno colonizzati attivano geni marker della simbiosi AM. Tuttavia, la frequenza di colonizzazione AM e gli effetti sulla crescita delle piante variano molto tra i diversi genotipi. Questi risultati stanno dando indicazioni su quali siano le varietà in grado di beneficiare della simbiosi AM, in condizioni di crescita normale e stress combinato.

Ο γεωργικός τομέας αντιμετωπίζει προβλήματα όπως η υπέρμετρη αύξηση του πληθυσμού, η κλιματική αλλαγή και η περιβαλλοντική ρύπανση, που θέτουν σε κίνδυνο την ασφάλεια των καλλιεργειών-/τροφίμων και συρρικνώνουν τους φυσικούς πόρους. Για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων, σύγχρονοι αγρότες εγκαταλείπουν τη συμβατική γεωργία που στηρίζεται στην υπέρμετρη χρήση κυρίως νιτρικών λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων, αναζητώντας λύσεις που να ανταπεξέρχονται στις εξελισσόμενες ανάγκες. Μια χαμηλών εισροών ανανεώσιμη πρακτική εξοικονόμησης πόρων, που ελαχιστοποιεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα και αυξάνει την αγροτική παραγωγικότητα, είναι η χρήση βιολιπασμάτων.

Τα βιολιπάσματα είναι μικροβιακά σκευάσματα που περιέχουν μίγμα μικροβιακών στελεχών διαφόρων ριζοβακτηρίων ή/και μυκήτων, που μεμονωμένα εμφανίζουν σημαντικές ιδιότητες (π.χ. αζωτοδέσμευση, διαλυτοποίηση φωσφόρου, βελτίωση γονιμότητας εδάφους, ενίσχυση φυτικού ανοσοποιητικού συστήματος κ.α.). Αν και αυτά τα στελέχη παρέχουν πολύ-λειτουργικά χαρακτηριστικά, ο κατάλληλος συνδυασμός των μικροβιακών κοινοτήτων που θα είναι καλά προσαρμοσμένα σε περιβαλλοντικές καταπονήσεις είναι πολύ σημαντικός για την επίτευξη υψηλής ποιότητας βιολιπάσματος. Μια φυσική πηγή εύρεσης γηγενών μικροοργανισμών με επιθυμητά χαρακτηριστικά για τη σύνθεση βιολιπασμάτων είναι το μικροβίωμα των ριζικών φυματίων από ψυχανθή. Τελευταίες μελέτες στοχεύουν στον προσδιορισμό της μικροβιακής σύστασης των φυματίων, προκειμένου να οδηγήσουν στην ανακάλυψη νέων ριζοβακτηρίων με επιθυμητά γνωρίσματα, προσαρμοσμένα σε διαφορετικά περιβάλλοντα, και με απώτερο σκοπό την παραγωγή νέων σκευασμάτων που θα συμβάλουν στην προώθηση των βιολιπασμάτων ως μια βιώσιμη επιλογή λίπανσης στη γεωργία.

Ο εμβολιασμός εκλεκτών εμπορικών ποικιλιών πάνω σε επιλεγμένα εύρωστα υποκείμενα αποτελεί μια κατάλληλη μέθοδο για την προσαρμογή και αντοχή των φυτών στις περιβαλλοντικές καταπονήσεις. Στην παραγωγή κηπευτικών, ο εμβολιασμός χρησιμοποιείται ήδη περισσότερα από 50 χρόνια σε πολλά μέρη του πλανήτη, μιας και δεν είναι συνυφασμένος με την εισροή χημικών στις καλλιέργειες, συνεπώς θεωρείται ως ένας φιλικός προς το περιβάλλον χειρισμός για την ουσιαστική και βιώσιμη ολοκληρωμένη παραγωγή. Η τεχνική του εμβολιασμού είναι πολύ αποτελεσματική, αφού ελέγχει τις εδαφογενείς ασθένειες και μπορεί να προσφέρει ανοχή σε αβιοτικές καταπονήσεις όπως η αλατότητα, τα βαρέα μέταλλα, η τροφοπενία θρεπτικών στοιχείων, η θερμική καταπόνηση, η έλλειψη νερού, οι αέριοι ρύποι και η αλκαλικότητα του εδάφους.

Στις καλλιέργειες της τομάτας, ο εμβολιασμός χρησιμοποιείται ευρέως, όμως έως τώρα η επιλογή του υποκειμένου πραγματοποιούνταν με βάση την αντοχή του στις εδαφογενείς ασθένειες, ενώ η ανοχή στις αβιοτικές καταπονήσεις σπάνια λαμβάνονταν υπόψιν. Πολλά υποκείμενα χρησιμοποιήθηκαν στο παρελθόν ως ιδιαίτερα αποτελεσματικά γι’ αυτό και διαδόθηκαν ταχύτατα στους αγρότες, ώσπου αντικατασταθήκαν από νέα πιο ανθεκτικά υποκείμενα. Η επιλογή των κατάλληλων υποκειμένων είναι ακόμη ένα θέμα δοκιμής και απόρριψης για κάθε περιβαλλοντικό παράγοντα και εξαρτάται σημαντικά από τις γενικότερες συνθήκες και προβλήματα που έχει ένας αγρός. Για την ώρα, υπάρχει ελλιπής γνώση γύρω από την φυσιολογία-συμπεριφορά των επιτυχημένων υποκειμένων, όμως τελευταία, η χρήση γενετικών και φυσιολογικών παραμέτρων (γενετικοί δείκτες και βιοδείκτες) για την επιλογή των φυτών θα συντελέσει χωρίς προηγούμενο στην επιλογή των υποκειμένων του μέλλοντος.

Una disponibilità insufficiente o discontinua d’acqua mettono a rischio la produttività della coltura del pomodoro in area Mediterranea. Comprendere come la pianta risponde alla siccità può portare a nuovi modi di aggirare queste limitazioni.

Gli ormoni vegetali sono piccole molecole che la pianta usa per armonizzare esigenze di crescita e disponibilità di risorse; alcuni sono necessari per mantenere buone rese sotto stress. Per esempio, stiamo esplorando l’uso di biostimolanti arricchiti in strigolattoni (SL) e linee di pomodoro con una produzione di SL naturalmente alta, per potenziare la tolleranza della coltura alla siccità. Le nostre sperimentazioni effettivamente dimostrano che piante di pomodoro che non producono SL appassiscono rapidamente in caso di siccità; per contro, trattamenti con biostimolanti a base di SL, così come con SL di sintesi, possono migliorare le prestazioni della pianta facendole perdere meno acqua. Questo avviene perché gli SL fanno chiudere gli stomi più rapidamente sotto stress; gli stomi sono piccole aperture sulla superficie della foglia dalle quali il vapore acqueo si perde nell’aria. Analogamente, linee di pomodoro nelle cui foglie la siccità induce una più intensa sintesi di SL sono buoni candidati per programmi di miglioramento genetico, diretti all’acquisizione di una maggiore tolleranza alla carenza d’acqua.

Eine große Herausforderung beim Erhalt von Ertrag und Fruchtqualität in der Tomatenproduktion sind Umwelteinflüsse, z.B. limitierte Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit. Der Einsatz von stressresistenten Pflanzen, die sowohl unter reduzierter als auch bei bestmöglicher Ressourcenverfügbarkeit einen qualitativ hochwertigen Ertrag erbringen, ist hierbei eine ressourcenschonende Maßnahme.

Bei der Sensor-basierten Untersuchung von Tomatenlinien fanden wir, dass das von Blattoberflächen reflektierte Licht Aufschluss über die Inhaltsstoffe in Tomatenblättern geben kann. Diese Pflanzenstoffe nehmen einen bestimmten Teil des einfallenden Lichtes auf und verändern somit das reflektierte Licht. Dies kann mit spektralen Sensoren erfasst werden. Enthält ein Blatt wenig Wasser in den Zellen, wird weniger Licht absorbiert bzw. ein größerer Teil des Lichtspektrums einer bestimmten Wellenlänge (1241 nm) reflektiert. Vergleicht man die Menge des reflektierten Lichtes in diesem Wellenlängenbereich mit einem Bereich des Lichtes, der durch den Wassergehalt nicht beeinflusst wird, so zeigt dieser Wert den Unterschied zwischen optimal mit Wasser versorgten Pflanzen und solchen, die an Wassermangel leiden. Solche Werte können für verschiedene Inhaltsstoffe mit deren speziellen Absorptionsbereichen berechnet werden. Pflanzen, die nur einen geringen Unterschied zwischen den Indexwerten von Kontroll- und Stressbedingungen zeigen, gelten als stress-tolerant und sind somit geeignete Kandidaten für die Resistenzzüchtung.

Somit kann die spektrale Erfassung des Reflexionsspektrums von Tomatenblättern Aufschluss über Resistenzeigenschaften geben und die Auswahl geeigneter Linien für die Züchtung unterstützen.

Die Tomatenproduktion wird zunehmend durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt, wie z.B. limitierte Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, die besonders Produzenten beim Erhalt des Ertrags bzw. der Fruchtqualität vor große Herausforderungen stellt. Eine umweltschonende entgegenwirkende Maßnahme ist der Einsatz von stressresistenten Pflanzen, die sowohl unter reduzierter als auch bestmöglicher Ressourcenverfügbarkeit einen qualitativ hochwertigen Ertrag erbringen.

Bei der Sensor-basierten Untersuchung verschiedener Tomatenlinien fanden wir heraus, dass die Temperatur der Pflanzen ein vielversprechender Wert ist, um die Pflanzenfitness unter Stressbedingungen abzuschätzen: Kontrollpflanzen hatten eine kühlere Blattfläche als Pflanzen unter Stress. Dies ist auf ein reduziertes „Schwitzen“ der Pflanze zurückzuführen. Aufgrund der reduzierten Wasserverfügbarkeit schließen diese Pflanzen einen großen Teil der Schließöffnungen auf der Blattfläche, die u.a. für die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid und die Abgabe von Wasser als „Schweiß“ während der Fotosynthese notwendig sind. Dadurch können gestresste Pflanzen ihre Blätter nicht so weit abkühlen wie Pflanzen unter einer optimalen Wasserversorgung. Mit einer Wärmebildkamera können Temperaturunterschiede zwischen Kontroll- und Stresspflanzen innerhalb von einer einmonatigen Pflanzenkultivierung visualisiert werden. Pflanzen, die kaum einen Temperaturunterschied unter Kontroll- und Stressbedingungen zeigen, können als geeignete Kandidaten für die Resistenzzüchtung in Betracht gezogen werden. Somit kann die Pflanzentemperatur Aufschluss über Resistenzeigenschaften geben und die Auswahl geeigneter Linien für die Züchtung unterstützen.