Applicazione di batteri promotori della crescita (PGPR) come strategia alternativa

nella fertilizzazione di Cannabis sativa: miglioramento della fisiologia e della qualità

della piantaGiancarlo Pagnani, PhD student

Agronomy & Crop Sciences Research

Faculty of Bioscience and Agro-Food and Environmental Technology

University of Teramo

Marika Pellegrini, PhDPlant science & Environemental microbiology

Research

Department of Life, Health and Environmental Sciences

University of L’Aquila

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I biofertilizzanti: sono prodotti contenenti microrganismi vivi che, quando applicati a sementi, superfici vegetali o suolo, colonizzano la rizosfera ed i tessuti vegetali, promuovendo la crescita della pianta.

I microrganismi utilizzati in questa ricerca sono Endofiti, soprattutto sono rizosfera competenti, ovvero capaci di colonizzare la superficie radicale in espansione.

•Azospirillum brasilense

•Burkholderia ambifaria

•Gluconoacetobacter diazotrophicus

•Herbaspirillum seropedicae

Plant Growth-Promoting Rhizobacteria PGPR

I meccanismi diretti includono:

• la fissazione dell’azoto atmosferico;

• la produzione di sostanze volatili stimolanti e fitormoni, esempio le auxine,

fondamentali per l'accrescimento delle piante;

• il miglioramento dello stato nutrizionale della pianta (liberazione di fosfati e

micronutrienti da fonti insolubili);

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I meccanismi indiretti prevedono:• produzione di siderofori; • agenti di biocontrollo; • produzione di enzimi litici;• stimolazione di altre simbiosi;• degradazione sostanze inquinanti.

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Trattato

Controllo

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Prove in vivo effettuate nella Piana del Fucino con Daucus carota

L'inoculo utilizzato in campo è stato preparato CRAB di Avezzano. L’agriperlite rappresenta il mezzo con cui i microrganismi sono stati inseriti nel suolo.

Controllo

Trattato

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Cyclamen L.

Setcreasea purpurea

Cannabis sativa L. Futura 75

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Gluconacetobacter diazotrophicus on Saccharum officinarum L. and Sorghum bicolor L. (Muthukumarasamy et al., 2002; Yoon et al., 2016),

Herbaspirillum seropedicae on Oryza sativa L., Sorghum bicolor L., and Zea mays L. (James et al., 2001; Gyaneshwar et al., 2002; Roncato-Maccari

et al., 2003; Canellas et al., 2013)

Burkholderia ambifaria on Sorghum bicolor L. and Zea mays L. (Di Cello et al., 1997; Chiarini et al., 1998, 2006; Compant et al., 2008;).

Azospirillum species have demonstrated their potentialities as biofertilizers applied both alone (Mehnaz, 2015), or in consortium with other microbial species (Raja et al., 2006; Rajasekar and Elango, 2011; Sarma et al., 2015;

Shahzad et al., 2017).

Altri esempi presenti in bibliografia

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Disegno Sprimentale: Blocco Randomizzato con 3 ripetizioni - Varietà: Finola (Cannabis sativa L. var. Finola)

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Laboratorio di Microbiologia del Suolo / Centro di Microscopie –

L’Aquila

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TreatmentsStem

Length(cm plant-1)

Stem Dry Weight

(g plant-1)

Leaf Dry Weight

(g plant-1)SPAD

LA(cm2

plant−1)

SLA(cm2 g−1)

Control 42.79 b 0.60 b 2.04 b 49.69 c 283.41 b 139.45

Inoculum 1 56.60 a 0.94 a 3.08 a 59.92 a 437.96 a 142.83

Inoculum 2 43.91 b 0.99 a 2.87 a 54.30 b 415.74 a 146.20

Nitrogen 54.36 a 1.03 a 3.03 a 60.04 a 431.42 a 142.93

F-test ** ** ** * ** NS

LSD 6.08 0.22 0.53 3.69 96.44 -

The table shows the effects of bacterial and nitrogen applications on stem length, stem dry weight, leaf dry weight, SPAD (soil plant analysis development), leaf area (LA) and specific leaf area (SLA) of Cannabis sativa ‘Finola’. For each column, means labeled with the same letter did not differ significantly at p<0.05 (Fisher’s LSD test).

* = p < 0.05; ** = p < 0.01; NS = not significant.

Plant growth parameters

Inoculo 2 Controllo

Inoculo 1 Azoto

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Schematic workflow - var. Finola

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Main cannabinoids profile identification UHPLC-ESI-MS/MS

Extracts

Chromatografic separation

Detection• 20 min - 20°C• Filtration 0,45μm• Centrifugation • Filtration 0,20μm• Analysis 18

Main cannabinoids profile identification var. Finola - UHPLC-ESI-MS/MS

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EXTRACTSSOLUTIONS

Reagents • AOC - Colour changes (decoloration) directly proportional to antioxidant capacity.

• TPC – Colour changes (coloration) directly proportional to antioxidant capacity

Antioxidant activity & total phenolic contentvar. Finola – DPPH, ABTS, FRAP & TPC

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var. Finola - Antioxidant activity & total phenolic content

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PGPR inoculation var. Kompolti & Carmagnola

Azienda MAD Biofarm SS. - Avezzano 22

var. Futura 75 Cover cropping with PGPR

24Azienda Terre del Tirino - Capestrano 23

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Community Level Physiological profiling - CLPP

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PCR -DGGE

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CLPP

PCR -DGGE

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Pre-semina vs Post-raccolta

Rr 1-D Ed

CPPS 9.5 B 0.86 0.94

CPPR 15.44 A 0.91 0.98

CPPRc 8.9 B 0.86 0.93

LSD 1.68 0.12 1.07

F-test * NS NS

AVPS 39.19 B 0.92 0.98

AVPR 52.26 A 0.93 0.98

AVPRc 38.68 B 0.92 0.98

LSD 7.20 0.06 0.07

F-test ** NS NS

Rr, Range weighted richness; 1-D, Simpson's diversity index; Ed, Simpson's evenness index;

CPPS, CPPR, CPPRc, Capestrano pre-semina, post raccolta trattato e post raccolta controllo;

AVPS, AVPR, AVPRc. Avezzano pre-semina, post raccolta trattato e post raccolta controllo;

LSD, least significant difference; * p < 0.001; ** p < 0.01; NS, non significativo (p > 0.05).

Brunauer– Emmett –Teller & X- ray fluorescence

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Fusarium wilt Fusarium oxysporum spp.

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PGPR vs Fusarium oxysporum

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Conclusions

• Hemp quality characteristics

• Soil health

• Deaseases managment

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Thank yo

u for

your ki

nd

attention