Drought and heavy metal tolerance in perennial biomass crops

Abstract

Per produrre una biomassa sostenibile, le colture di biomassa perenne, ad esempio il miscanto, la canna gigante e l'ortica, hanno ruoli importanti e necessari per la bioeconomia, riducendo al minimo i potenziali effetti negativi. Queste colture da biomassa hanno le seguenti caratteristiche: 1) elevato rapporto tra produzione energetica e input, bassa necessità di interventi agronomici come l'irrigazione, 2) capacità di crescere su terreni marginali sottoutilizzati per ridurre al minimo la pressione sulla produzione alimentare, 3) maggiori opportunità di sviluppo rurale e diversificazione. Pertanto, è essenziale creare colture energetiche che abbiano rese elevate e siano resistenti alle sfide ambientali. In particolare, la siccità e i metalli pesanti sono uno dei maggiori fattori che riducono la produttività delle colture a livello globale e possono contribuire a rendere marginale la terra. Allo stesso modo, la co-coltura di ortica e pioppo può essere l'approccio migliore per aiutare lo stress ambientale, ad esempio la siccità, e negli ultimi anni ha ricevuto una seria attenzione sull'agricoltura diversificata per utilizzare le risorse in modo efficiente rispetto al sistema di coltivazione della sola coltura. La tesi contiene un totale di sei capitoli tra cui l'introduzione generale (capitolo 1) e la discussione generale (capitolo 6). Nella prima parte (capitolo 2°) di questo lavoro, è stato studiato per selezionare la linea ibrida di Miscanthus e il clone di canna gigante più tolleranti tra i sette ibridi e cloni rispettivamente sotto stress di siccità e zinco (Zn). In questo lavoro sono stati analizzati diversi parametri morfologici, fisiologici e biochimici e conclusi sulla base dell'analisi delle componenti principali (PCA) e dell'analisi dei cluster gerarchici (HCA) in base al loro valore dell'indice di tolleranza allo stress (STI). La seconda parte (capitolo 3) di questo lavoro considera il genotipo di Miscanthus più tollerante contro la siccità e lo stress Zn dal nostro studio precedente, sotto siccità, solo stress Zn e combinazione di entrambi gli stress. In questo studio abbiamo mirato a capire se la linea ibrida di Miscanthus più tollerante nei confronti della siccità e dello Zn possa fornire tolleranza a combinazioni di stress sulla base di parametri metabolomici, di scambio gassoso, morfologici e fisiologici. La terza parte (capitolo 4) di questo lavoro era simile al nostro primo lavoro, ma abbiamo usato le piante di ortica invece di Miscanthus e canna gigante sotto siccità e Zn stress. Lo scopo di questo studio di selezionare il genotipo di ortica più tollerante tra i sette cloni sottoposti a siccità e Zn stress sulla base di numerosi parametri morfologici, fisiologici e biochimici e infine per la quantificazione dei metalli nel germoglio di ortica, ICP-MS sono stati eseguiti. E concludere sulla base di PCA e HCA in base al valore STI. L'ultima parte (capitolo 5) del lavoro ha indagato le potenzialità dell'ortica e del pioppo nelle co-colture durante lo stress da siccità. In questo studio abbiamo mirato a verificare le diverse interazioni sotterranee nelle co-colture e le loro biomasse per concludere che le co-colture aiutano o meno nella resistenza allo stress da siccità e il loro potenziale di resa. In questo studio abbiamo eseguito l'analisi microbiologica (dsDNA ed enzimatica), C/N, architettura della radice, fluorescenza e diversi parametri morfologici e abbiamo concluso sulla base dell'analisi decisionale a criteri multipli (MCDA)