Valutazione agronomica in serra e sviluppo di un protocollo di seed priming per migliorare la resilienza allo stress idrico in varietà tradizionali italiane di pomodoro

Global agriculture is shifting to more sustainable and innovative systems to meet rising food demand, especially for a growing world population, which is expected to reach 9.7 billion people in 2050. A major challenge in this transition is climate change, which causes more frequent and dangerous extreme weather phenomena, including storms, floods, and droughts, also accelerating soil degradation, and diseases and pest outbreaks. To adapt, the agrifood sector needs an innovative, resilient solution. Tomato (Solanum lycopersicum L.), one of the most widely cultivated and economically important crops worldwide, is experiencing significant yield declines due to global warming and water stress. Identification of local tomato varieties with inherent tolerance to abiotic stress offers a promising approach for future breeding programs aimed at improving climate resilience. This study focuses on the morphological and physiological characterization of seven traditional tomato varieties cultivated under controlled conditions in a high-tech greenhouse. The second part of the thesis aims to develop an effective seed priming protocol to enhance drought tolerance. Morphological characterization revealed pronounced variability among the evaluated genotypes, particularly with respect to growth habit and fruit morphology. Physiological analyses demonstrated generally satisfactory levels of pigments and photosynthetic performance, as indicated by chlorophyll fluorescence parameters, with San Marzano and Tondo da Insalata exhibiting superior physiological efficiency. Nevertheless, SPAD chlorophyll index values remained consistently below 40 across genotypes, which may be indicative of latent or subclinical stress conditions affecting chlorophyll content or nutrient availability. Regarding fruit quality parameters, total soluble solids (°Brix) were found to be below commercially desirable thresholds, suggesting limited sugar accumulation under the given cultivation conditions. Conversely, high concentrations of lycopene and β-carotene were detected, underscoring the nutraceutical potential of the studied landraces and providing valuable data for breeding programs aimed at enhancing antioxidant profiles in tomato cultivars. After a screening procedure to identify the optimal induced osmotic stress level with PEG-6000 (10%), and selection of priming agents - water soaking and FeSO4*7H20 at 2 mM for 8 h of soaking time without dry-back- varieties were tested in magenta boxes for gemination evaluation and seedling phenotyping. Genotype-specific responsiveness to priming treatments was observed; water soaking seems to benefit and improve osmotic tolerance in the sensitive variety Tondo da Insalata, while iron priming provides promising results for Cuore di Bue, San Marzano di Imola, and San Marzano. Overall, water soaking could be a better option based on the greater applicability by farmers.

L'agricoltura globale si sta orientando verso sistemi più sostenibili e innovativi per far fronte all’aumento della domanda alimentare, in particolare considerando la crescita della popolazione mondiale, che si stima raggiungerà i 9,7 miliardi di persone entro il 2050. Una delle principali sfide in questa transizione è rappresentata dal cambiamento climatico, che causa fenomeni meteorologici estremi sempre più frequenti e pericolosi, tra cui tempeste, alluvioni e siccità, accelerando al contempo il degrado del suolo e la diffusione di malattie e parassiti. Per sopperire a queste circostanze, il settore agroalimentare deve trovare soluzioni innovative e resilienti. Il pomodoro (Solanum lycopersicum L.), una delle colture più diffuse e di maggiore importanza economica mondiale, ha registrato un declino delle rese a causa del riscaldamento globale e dello stress idrico. La ricerca di varietà locali di pomodoro che mostrino tolleranza agli stress è un approccio virtuoso per futuri programmi di miglioramento genetico. Questo studio ambisce a fornire una descrizione morfologica e fisiologica di sette varietà tradizionali di pomodoro coltivate in condizioni controllate all'interno di una serra high-tech. Parallelamente il lavoro di tesi si è occupato di identificare un protocollo di seed priming per migliorare la resistenza allo stress idrico per queste varietà. La caratterizzazione morfologica ha evidenziato una netta variabilità tra i genotipi esaminati, prevalentemente in relazione alla crescita vegetativa e alla morfologia del frutto. Le analisi fisiologiche hanno mostrato, in generale, livelli soddisfacenti di pigmenti e una buona efficienza fotosintetica, come indicato dai parametri di fluorescenza della clorofilla, con San Marzano e Tondo da Insalata che hanno evidenziato le migliori prestazioni fisiologiche. Tuttavia, i valori dell’indice SPAD sono rimasti costantemente inferiori a 40 in tutti i genotipi, suggerendo la possibile presenza di condizioni di stress latente o subclinico legate al contenuto di clorofilla o alla disponibilità di nutrienti. Per quanto riguarda la qualità del frutto, i solidi solubili totali (°Brix) sono risultati inferiori alle soglie commercialmente desiderabili, indicando una limitata accumulazione zuccherina nelle condizioni colturali adottate. Al contrario, sono state rilevate elevate concentrazioni di licopene e β-carotene, sottolineando il potenziale nutraceutico delle varietà studiate e fornendo dati utili per programmi di miglioramento genetico finalizzati all’incremento del profilo antiossidante nei pomodori coltivati. A seguito di una procedura di screening per determinare il livello ottimale di stress osmotico indotto mediante PEG-6000 (10%) e la selezione dei priming agents – water soaking e FeSO₄·7H₂O 2 mM per 8 ore senza fase di dry-back – le varietà sono state testate in magenta boxes per la valutazione della germinazione e la fenotipizzazione delle plantule. È stata osservata una risposta genotipo-specifica ai trattamenti di priming: water soaking (WS) sembra favorire e migliorare la tolleranza allo stress nella varietà sensibile Tondo da Insalata, mentre il trattamento con ferro ha dato risultati promettenti per Cuore di Bue, San Marzano di Imola e San Marzano. Nel complesso, water soaking potrebbe rappresentare l’opzione più vantaggiosa in virtù della sua maggiore applicabilità da parte degli agricoltori.