Pre-allevamento di Brassica oleracea e Risposte alle Esigenze dell'Agricoltura Biologica

Abstract Brassica oleracea, a fundamental crop in global agriculture, boasts an astonishing array of biodiversity and plays a pivotal role in human nutrition, thanks to its rich glucosinolate content. However, the looming challenge of water stress, exacerbated by the specter of global warming, poses a threat to both crop growth and the accumulation of these valuable compounds. Innovative breeding strategies have become imperative to bolster water stress tolerance while safeguarding glucosinolate levels, thereby contributing to the creation of climate-resilient agriculture. Our research delves deeply into the hidden genetic diversity concealed within the Brassica oleracea germplasm. This serves as the bedrock for developing resilient varieties that can adapt to our changing climate. Leveraging SSR (Simple Sequence Repeat) markers, renowned for their dependable polymorphic nature, we meticulously dissect the genetic landscape of this invaluable crop. Through cutting-edge Qiaxl techniques, our genetic analysis reveals distinct genotypes and provides profound insights into the intricate tapestry of population structure and genetic relationships among the diverse accessions. Additionally, we conducted comprehensive biochemical analyses via HPLC and carried out transcriptomic analyses to delve even deeper. Drought tolerance, an urgent concern in the face of climate change, takes the spotlight in our investigation. Our goal is to identify potential drought-tolerant genotypes within the Brassica oleracea species suitable for organic cultivation. Through rigorous experimentation, we subjected 20 Brassica oleracea accessions to varying water treatments, ranging from optimal irrigation to severe water stress conditions. A wide range of agronomic and biochemical parameters is encompassed by comprehensive assessments, providing insight into the multifaceted responses to drought stress. Significant variations in genotypic and treatment responses are unveiled, underscoring the critical role of antioxidant compounds as stress biomarkers. Furthermore, in response to the escalating global challenge of drought, research hones in on a curated selection of Brassica accessions, including Brassica oleracea and its complex species (n=9). Under conditions of water deficit, GLSs compounds within both root and leaf tissues are meticulously examined. This investigation encompasses plant morphometric traits, GLSs profiles, and environmental stressors. Findings reveal significant qualitative and quantitative differences in GLSs across various Brassica accessions, with a specific focus on highlighting the differences between leaf and root tissues. Significantly, a substantial rise in the accumulation of GLSs in reaction to water stress is discovered, especially in specific accessions like broccoli and cauliflower In the relentless pursuit of genotypes abundant in antioxidant compounds and distinctive GLS profiles, this research enhances the efficacy of breeding programs. By leveraging the potential of various chemotypes and their singular GLS profiles, a strategic path is delineated to expedite breeding programs, facilitating the cultivation of resilient Brassica oleracea varieties capable of flourishing under water stress conditions, all the while safeguarding their nutritional and bioactive traits.

Abstract Brassica oleracea, una coltura fondamentale nell'agricoltura globale, vanta una sorprendente diversità biologica e svolge un ruolo centrale nella nutrizione umana grazie al suo ricco contenuto di glucosinolati. Tuttavia, la crescente sfida dello stress idrico, exacerbata dal fantasma del riscaldamento globale, rappresenta una minaccia sia per la crescita delle colture che per l'accumulo di questi preziosi composti. Strategie innovative di selezione sono diventate imprescindibili per potenziare la tolleranza allo stress idrico preservando i livelli di glucosinolati, contribuendo così alla creazione di un'agricoltura resiliente al cambiamento climatico. La nostra ricerca approfondisce la nascosta diversità genetica nascosta nel germoplasma di Brassica oleracea. Questo serve come base per lo sviluppo di varietà resilienti in grado di adattarsi al cambiamento climatico. Utilizzando marcatori SSR (Simple Sequence Repeat), noti per la loro affidabile natura polimorfica, abbiamo dissezionato meticolosamente il paesaggio genetico di questa preziosa coltura. Attraverso le moderne tecniche di Qiaxl, la nostra analisi genetica rivela genotipi distinti e fornisce profonde intuizioni sulla complessa struttura della popolazione e sulle relazioni genetiche tra gli accessi diversificati. Inoltre, abbiamo condotto analisi biochimiche complete tramite HPLC e abbiamo effettuato analisi trascrittomiche per approfondire ulteriormente. La tolleranza alla siccità, una preoccupazione urgente di fronte ai cambiamenti climatici, è al centro della nostra indagine. Il nostro obiettivo è identificare genotipi potenzialmente tolleranti alla siccità all'interno della specie Brassica oleracea adatti alla coltivazione biologica. Attraverso rigorose sperimentazioni, abbiamo sottoposto 20 accessi di Brassica oleracea a diversi trattamenti idrici, che vanno dall'irrigazione ottimale alle condizioni di grave stress idrico. Ampie valutazioni comprendono una vasta gamma di parametri agronomici e biochimici, fornendo informazioni sulle complesse risposte allo stress da siccità. Emergono variazioni significative nelle risposte genotipiche e ai trattamenti, mettendo in luce il ruolo cruciale dei composti antiossidanti come biomarcatori dello stress. Inoltre, in risposta alla crescente sfida globale della siccità, la ricerca si concentra su una selezione curata di accessi di Brassica, compresi Brassica oleracea e le sue complesse specie (n=9). In condizioni di deficit idrico, i composti GLS all'interno delle radici e delle foglie vengono esaminati meticolosamente. Questa indagine comprende tratti morfometrici delle piante, profili di GLS e stress ambientali. I risultati rivelano significative differenze qualitative e quantitative nei GLS tra vari accessi di Brassica, con particolare attenzione alle differenze tra foglie e radici. In modo significativo, si scopre un notevole aumento dell'accumulo di GLS in risposta allo stress idrico, specialmente in accessi specifici come il broccoli e il cavolfiore. Nella continua ricerca di genotipi ricchi in composti antiossidanti e profili distinti di GLS, questa ricerca migliora l'efficacia dei programmi di selezione. Sfruttando il potenziale di vari chemotipi e dei loro singolari profili di GLS, si delinea un percorso strategico per accelerare i programmi di selezione, facilitando la coltivazione di varietà resilienti di Brassica oleracea in grado di prosperare in condizioni di stress idrico, preservando nel contempo i loro tratti nutrizionali e bioattivi.