Analisi dell’induzione fiorale in diverse cultivar di melo mediante studio dell’espressione genica

This thesis investigates floral induction in apple (Malus × domestica Borkh.), the physiological process through which buds acquire a reproductive fate, thereby influencing flowering and the productive potential of the following season. In an apple-growing sector characterised by increasing varietal diversification, identifying the temporal window of this process may help explain differences in return bloom and responses to crop load, providing useful information for more targeted management of fruit thinning and vegetative-reproductive balance. The experiment was conducted at the Laimburg Research Centre on five cultivars of agronomic and commercial interest: Fuji, Golden Delicious, Gala, Red Delicious and Granny Smith. Buds collected from current-season shoots were sampled at eight stages between 19 and 143 days after full bloom (DAFB). The expression of MdAP1, MdFT1, MdFLC1c, MdbHLH48, MdGASA11/25 and MdBLH14 was analysed by qRT-PCR, using MdH3 as the reference gene, with the aim of identifying possible early or complementary molecular markers of the floral transition and comparing their temporal dynamics among cultivars. MdAP1 showed very low expression during the early sampling stages and increased mainly during the middle and late phases, a pattern consistent with its role in the consolidation of floral meristem identity rather than in the initial triggering of the transition. MdFT1, a flowering-promoting gene, showed changes from the early stages, but its expression profiles were not consistent among cultivars; the potentially transient nature of its expression and the relatively wide intervals between some sampling dates prevented the identification of a single, reliable temporal window of floral induction. MdFLC1c showed a peak at approximately 60 DAFB in several cultivars followed by a marked decline, consistent with an attenuation of the repressive component of flowering, although the influence of common seasonal factors cannot be excluded. MdbHLH48, analysed in Fuji, Golden Delicious and Gala, displayed a shared increase at 60 DAFB followed by cultivar-specific responses, consistent with a possible role in regulating the balance between MdFT1 and MdTFL1. MdGASA11/25 and MdBLH14 mainly showed non-synchronised increases during the middle and late stages and were therefore more informative about hormonal and metabolic regulation, particularly gibberellin signalling, than about the precise onset of floral induction. Overall, none of the genes analysed individually allowed the floral induction window of the five cultivars to be clearly and generally defined. Nevertheless, the results indicate that a relevant reorganisation of the bud regulatory network occurs around 60 DAFB, with simultaneous modulation of flowering-promoting and flowering-repressing signals. The main limitations include the presence of buds at different developmental stages within the samples, the intervals between some sampling dates, and the absence of histological observations and direct measurements of crop load and phytohormone levels. The results therefore support an integrated approach based on multiple genes with complementary functions, combined with morphological characterisation of buds, quantification of phytohormones and crop load, and more frequent sampling. Such an approach could help identify more reliable indicators of the floral transition and, in the longer term, support more precise management of return bloom and crop load in multi-cultivar apple orchards.

La tesi approfondisce il processo di induzione fiorale nel melo (Malus × domestica Borkh.), fase fisiologica durante la quale le gemme acquisiscono il destino riproduttivo, influenzando la fioritura e il potenziale produttivo dell’anno successivo. In un contesto melicolo caratterizzato da crescente diversificazione varietale, individuare la finestra temporale di questo processo può contribuire a interpretare le differenze nel ritorno a fiore e nella risposta al carico produttivo, fornendo indicazioni utili per una gestione più mirata del diradamento e dell’equilibrio vegeto-produttivo. La sperimentazione, condotta presso il Centro di Sperimentazione Laimburg, ha coinvolto cinque cultivar di interesse agronomico e commerciale: Fuji, Golden Delicious, Gala, Red Delicious e Granny Smith. Le gemme, prelevate da germogli dell’anno, sono state campionate in otto momenti compresi tra 19 e 143 giorni dopo la piena fioritura (GDF). Mediante qRT-PCR è stata analizzata l’espressione dei geni MdAP1, MdFT1, MdFLC1c, MdbHLH48, MdGASA11/25 e MdBLH14, utilizzando MdH3 come gene di riferimento, con l’obiettivo di individuare possibili marcatori molecolari precoci o complementari della transizione fiorale e confrontarne la dinamica tra cultivar. MdAP1 ha mostrato livelli di espressione molto bassi nelle prime epoche e un aumento prevalentemente nelle fasi medio-tardive, coerente con il suo ruolo nel consolidamento dell’identità fiorale più che con l’innesco iniziale della transizione. MdFT1, promotore della fioritura, ha evidenziato variazioni già nelle prime fasi, ma con profili non uniformi tra cultivar; la possibile natura transitoria della sua espressione e gli intervalli relativamente ampi tra alcuni campionamenti non hanno consentito di definire una finestra temporale univoca dell’induzione. MdFLC1c ha mostrato in più cultivar un picco intorno a 60 GDF seguito da una marcata riduzione, compatibile con un’attenuazione della componente repressiva della fioritura, pur non escludendo l’influenza di fattori stagionali comuni. MdbHLH48, analizzato in Fuji, Golden Delicious e Gala, ha presentato un aumento condiviso a 60 GDF e successive risposte cultivar-specifiche, coerenti con un possibile coinvolgimento nella regolazione dell’equilibrio tra MdFT1 e MdTFL1. MdGASA11/25 e MdBLH14 hanno invece mostrato soprattutto incrementi medio-tardivi e non sincronizzati, risultando maggiormente informativi sulla componente ormonale e metabolica, in particolare sulla via delle gibberelline, che sull’avvio preciso dell’induzione. Nel complesso, nessuno dei geni analizzati singolarmente ha permesso di definire in modo netto e generalizzabile la finestra di induzione fiorale nelle cinque cultivar. I dati indicano tuttavia che intorno a 60 GDF si verifica una rilevante riorganizzazione della rete regolativa della gemma, con modulazione contemporanea di segnali promotori e repressivi. Tra i principali limiti interpretativi rientrano la presenza nei campioni di gemme con diverso grado di sviluppo, gli intervalli tra alcuni campionamenti e l’assenza di osservazioni istologiche e di misure dirette del carico produttivo e dei fitormoni. I risultati sottolineano quindi l’utilità di un approccio integrato, basato su più geni con funzioni complementari e associato alla caratterizzazione morfologica delle gemme, alla quantificazione di ormoni e carico fruttifero e a campionamenti più ravvicinati. Tale impostazione potrebbe favorire l’individuazione di indicatori più affidabili della transizione fiorale e supportare, in prospettiva, una gestione più precisa del ritorno a fiore e del carico produttivo nei frutteti multivarietali.