Strategie di priming del seme per aumentare la tolleranza alla siccità e valorizzare le specie di leguminose neglette in ambienti marginali.

Orphan legumes are valuable crops for sustainable agriculture due to their adaptability to marginal environments but currently underutilized. To further valorise orphan legumes, BENEFIT-Med (https://www.benefit-med.eu/), focuses on seed priming to increase its germination performance under high drought stress. In this context, this study aims to investigate the effects of different seed priming protocols on selected orphan legume species under drought stress. Additionally, seed surface analysis was performed to investigate its correlation with the observed tolerance of these species under high drought conditions. Seeds of three varieties of orphan legumes were subjected to hydropriming (use of water), biopriming (using Bacillus subtilis spores), and hybrid priming (a combination of hydro- and biopriming) and was evaluated at germination to early seedling stage under saturated and severe drought stress soil conditions. Parameters related to germinability, speed, germination and seedling vigor, and drought tolerance indices were evaluated. Additionally, image analysis on SEM (scanning electron microscopy) captured images unprimed seeds was conducted. Grain surface roughness and 3D model was calculated and generated through ImageJ software. A one-way ANOVA with post hoc Duncan statistical test was conducted on collected data. Based on the preliminary results from Maleme, Sofades, and Guifredo, hybrid priming significantly improved germination rate, seedling vigor, and relative water content compared to the control and other priming treatments under severe drought conditions. Moreover, a genotype-specific difference regarding seed surface architecture was observed among Lathyrus sativus, Pisum sativum var. arvense, and Trigonella foenum-graecum unprimed seeds. As a next phase of this study, characterization of other three representative varieties under severe drought will be conducted to further shed light on the response to the applied seed priming protocols in this work.

Le leguminose orfane sono colture preziose per un’agricoltura sostenibile grazie alla loro adattabilità agli ambienti marginali, ma attualmente sono poco sfruttate. Per valorizzare ulteriormente le leguminose orfane, BENEFIT-Med (https://www.benefit-med.eu/ ) si concentra sul pretrattamento dei semi (seed priming) per aumentare le loro prestazioni di germinazione sotto stress idrico elevato. In questo contesto, il presente studio si propone di indagare gli effetti di diversi protocolli di seed priming su specie selezionate di leguminose orfane in condizioni di stress idrico. Inoltre, è stata effettuata un’analisi della superficie dei semi per indagare la sua correlazione con la tolleranza osservata di queste specie in condizioni di siccità intensa. I semi di tre varietà di leguminose orfane sono stati sottoposti a idropriming (uso di acqua), biopriming (utilizzo di spore di Bacillus subtilis) e priming ibrido (combinazione di idro- e biopriming), e sono stati valutati dalla germinazione fino allo stadio di piantina precoce in condizioni di suolo saturo e di grave stress idrico. Sono stati valutati parametri relativi alla germinabilità, alla velocità di germinazione, al vigor delle piantine e agli indici di tolleranza alla siccità. Inoltre, è stata condotta un’analisi delle immagini di semi non trattati catturate tramite SEM (scanning electron microscopy). La rugosità della superficie dei semi e un modello 3D sono stati calcolati e generati tramite il software ImageJ. I dati raccolti sono stati analizzati mediante ANOVA a una via con test statistico post hoc di Duncan. Sulla base dei risultati preliminari provenienti da Maleme, Sofades e Guifredo, il priming ibrido ha migliorato significativamente il tasso di germinazione, il vigor delle piantine e il contenuto relativo di acqua rispetto al controllo e agli altri trattamenti di priming in condizioni di grave siccità. Inoltre, è stata osservata una differenza specifica di genotipo riguardo all’architettura della superficie dei semi tra Lathyrus sativus, Pisum sativum var. arvense e Trigonella foenum-graecum non trattati. Nella fase successiva di questo studio, sarà condotta la caratterizzazione di altre tre varietà rappresentative in condizioni di grave siccità, al fine di approfondire la risposta ai protocolli di seed priming applicati in questo lavoro.