Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura Sezione centrale di Pianificazione degli Esperimenti Via Cassia, 176 – 00191 Roma Tel. 06 3295705 – 36306022 e-mail: cerealicoltura@cerealicoltura.it

Compiti statutari

  Biometria applicata al miglioramento genetico dei cereali.

Cenni storici

  La Sezione è stata istituita nel 1968 con DPR 1318 (18.1.’68) subentrando ufficialmente ad un centro di calcolo all’avanguardia per l’epoca, fondato nel 1965, per effettuare, in modo centralizzato, la pianificazione delle prove di miglioramento genetico, lo studio dei disegni sperimentali e l’elaborazione dei risultati dell’Istituto e di collaboratori esterni. In questa fase, la sezione ha provveduto anche alla realizzazione dei programmi di gestione ed elaborazione dati.

Negli anni ottanta, a seguito della comparsa sul mercato dei personal computer e dei pacchetti commerciali di software statistico, ha inizio un rapido decentramento organizzativo ed un conseguente riorientamento delle attività. La sezione ha quindi sviluppato proprie linee di ricerca (disegno sperimentale e genetica quantitativa), oltre a continuare a interagire con le altre sezioni, su aspetti specialistici della statistica e sulla definizione dei protocolli sperimentali in funzione del tipo di sperimentazione.

Dal 1990, con largo anticipo rispetto agli altri istituti del Ministero, sono stati avviati studi e sperimentazioni sulla documentazione elettronica (ipertesti e Internet) e sugli aspetti metodologici del trattamento dell’informazione. Tali attività sono progressivamente cresciute d’importanza, per il finanziamento di appositi progetti e per il coinvolgimento di collaboratori interni ed esterni, anche in ambito non strettamente cerealicolo.

Ricerche svolte negli ultimi 10 anni

Gli interessi scientifici e operativi della Sezione, negli ultimi dieci anni, sono quindi stati indirizzati a ricerche nell’ambito della statistica e del trattamento dell’informazione, di seguito elencate e descritte.

Metodologia di analisi d’immagine per il controllo e la certificazione della qualità dei cereali
e dei loro prodotti

Contesto tecnico scientifico

La metodologia di analisi d’immagine, basata sull’acquisizione ed elaborazioni delle immagini, consente la messa a punto di metodi strumentali per l’identificazione e quantificazione di parametri utili per la classificazione dei cereali e dei loro prodotti di trasformazione. Tali metodi offrono il vantaggio di essere rapidi ed oggettivi.

Metodi utilizzati

- Acquisizione delle immagini attraverso telecamere e scanner

- Realizzazione di specifiche Macro, realizzate con il software KS 400 ZEISS, per l’ elaborazione delle immagini;

- Elaborazione statistica dei dati ottenuti (analisi multivariata discriminante, analisi dei fattori, regressioni multiple, ecc) con il software statistico SPSS;

Risultati

- Messa a punto di una equazione di regressione multipla per la previsione della resa in semola utilizzando i parametri descrittivi della forma del seme;

- Messa a punto di specifiche macro per l’individuazione e quantificazione delle alterazioni della cariosside del frumento duro (bianconatura, streminzimento, volpatura);

- Definizione obiettiva dell’alveolatura della mollica di pane tramite informatizzazione della scala di Mohs con l’analisi d’immagine e messa a punto di equazioni discriminanti;

- Individuazione di specifici parametri per la classificazione oggettiva della mollica del pane.

Individuazione di indici utili per la determinazione della qualità pastificatoria del frumento duro

Contesto tecnico scientifico

Questa attività svolta in stretta collaborazione con la sezione di Merceologia dei prodotti ha avuto origine dalla necessità di stabilire, con metodi obiettivi, quali fossero i parametri più utili per valutare la qualità del frumento duro e della pasta, nonché di misurare gli effetti del genotipo e dell’ambiente sui caratteri qualitativi.

Metodi utilizzati

Analisi multivariata, analisi dei fattori, correlazioni e regressioni multiple

Risultati

Sono state definite equazioni di previsione della qualità pastificatoria, sulla base di parametri qualitativi della materia prima, in funzione delle diverse temperature di essiccamento della pasta ed è stato identificato il ruolo svolto dalle singole variabili.

E’ stato evidenziato il ruolo delle singole componenti del giudizio organolettico, collosità, nervo e ammassamento, sul giudizio di qualità globale della pasta al variare della temperatura di essiccamento della pasta.

E’ stato valutato l’effetto del genotipo e dell’ambiente e l’interazione tra essi sui principali parametri qualitativi del frumento duro, individuando sui parametri stessi effetti prevalenti di tipo additivo dovuti all’ambiente per contenuto proteico, peso ettolitrico, bianconatura e dovuti al genotipo come per qualità del glutine e colore.

Applicazione di modelli matematici di simulazione per la caratterizzazione di genotipi
adatti alle diverse zone agroclimatiche

Contesto tecnico scientifico

L’utilizzazione di opportuni modelli di simulazione può essere applicata per studiare l’adattabilità dei genotipi di frumento duro ai diversi areali di coltivazione, permettendo la definizione di coefficienti genotipici utili per la previsione della produzione. L’uso di tali modelli necessita comunque di prove di validazione per verificare se e in quale misura il modello stesso possa essere usato per studiare l’adattabilità delle varietà ai differenti areali di coltivazione e la rispondenza tra i dati simulati e quelli reali.

Utilizzazione del programma “Ceres Wheat  relativamente all’uso di modelli di simulazione”

Calibrazione e successiva validazione del “Decisione Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT).

Calcolo dei coefficienti genotipici

Prove di simulazione per la previsione della produzione in diversi areali agroclimatici

Utilizzazione di serie storiche di dati climatici per la caratterizzazione della lunghezza delle diverse fasi del ciclo vegetativo in funzione dell’areale di coltivazione

Per la previsione della produzione del frumento duro negli areali dell’Italia centro-meridionale è stata portata a termine la calibrazione e successiva validazione del “Decisione Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT), effettuando per 3 anni, in tre ambienti rappresentativi della coltura del frumento duro in Italia, prove particolari necessarie per avere a disposizione i rilievi richiesti dal programma necessari per simulare i caratteri fenologici e quelli relativi alle componenti della produzione. E’ stata riscontrata sui 20 genotipi presi in esame una buona calibrazione del modello ed una eccellente concordanza tra produzione misurata e produzione calcolata per mezzo del software di simulazione.

Monitoraggio della qualità del frumento duro: criteri di campionamento, banca dati e diffusione dei risultati

  Contesto tecnico scientifico

L’accertamento delle caratteristiche qualitative del frumento duro secondo tra precisi schemi sono alla base dell’utilizzazione dei dati stessi ed indispensabili per fornire informazioni utili a livello scientifico e istituzionale.

 Metodi utilizzati

Definizione di un piano di campionamento sulla base delle stime Agea delle superfici investite a frumento duro in ogni regione e sulla diffusione varietale nell’ambito delle stesse. Preparazione dello schema di campionamento per ogni regione, con il numero dei campioni da prelevare per la valutazione qualitativa delle varietà nelle diverse province.

Trattazione dei dati ed elaborazioni per la presentazione dei risultati

Risultati

La sezione cura l’organizzazione del monitoraggio per la valutazione delle caratteristiche merceologiche e qualitative della produzione italiana di frumento duro, in stretta collaborazione con altre sezioni dell’Istituto (Merceologia dei prodotti, Foggia, Catania) e con gli Assessorati regionali all’Agricoltura ed i Servizi di sviluppo agricolo territoriali

L’impostazione organizzativa del monitoraggio, condotta secondo uno modello standard negli anni, garantisce l’affidabilità statistica dell’accertamento e permette di avere a disposizione una serie di dati confrontabili, sulla quale effettuare elaborazioni in funzione delle diverse esigenze.

Banca dati dei risultati, organizzazione e gestione del sito Internet dell’Istituto

Contesto tecnico scientifico

  La necessità di avere a disposizione i dati di più anni raccolti in forma organizzata ed utilizzabile dai diversi operatori ha portato negli ultimi anni alla costituzione di banche dati nei diversi settori. L’istituto con esperienza pluriennale nel campo della cerealicoltura ha a disposizione dati agronomici e di produttività, dati epidemiologici e dati qualitativi su diversi cereali, in particolare sul frumento duro.

Metodi utilizzati

 Programmi Access, ASP, HTML

Risultati

Il principale risultato è l’accessibilità in tempo reale dei risultati in dettaglio e in sintesi delle prove.

Per quanto riguarda il frumento duro sono disponibili su Internet i risultati delle prove nazionali di confronto varietale dal 1985 al 2002, i risultati del monitoraggio qualitativo dal 1998 al 2003 delle varietà più diffuse nelle regioni  tipiche della durogranicoltura italiana e i risultati del progetto “Stoccaggio differenziato frumento duro” che ha visto coinvolti circa 90 centri di stoccaggio.

Sul frumento tenero sono disponibili, in forma di banca dati, i risultati della rete nazionale di confronto varietale dal 1975 ad oggi, oltre ai risultati degli anni dal 1999 al 2002 relativi al monitoraggio qualitativo.

Ipertesti per l’agricoltura e Società dell’informazione

Contesto tecnico scientifico

A seguito di una intuizione sul valore potenziale dell’informatica, a fini di comunicazione tecnica e scientifica, nel 1990 sono stati avviati studi e sperimentazioni sulla documentazione elettronica (ipertesti), prodotta dalle attività dell’Istituto. Tale attività ha interagito positivamente con quella  altrettanto pionieristica dell’INEA, portando ad una collaborazione che è all’origine di tutte le successive iniziative sulla documentazione elettronica ed Internet, per il trasferimento delle ricerche agrarie, avviate da ricercatori della rete MiPAF. Essa ha contribuito a rendere più interdisciplinare ed orientato alla comunicazione il modo di impostare e realizzare i progetti di ricerca MiPAF, procedendo anche a: 1) studiare e sperimentare strumenti informativi di nuova concezione, per l’uso e la distribuzione di conoscenze agrarie (aspetto tecnico-scientifico); 2) mettere a punto schemi base di sistemi informativi evoluti (aspetto strategico), da sviluppare all'interno di un gruppo di partner dei settori cerealicoltura ed apicoltura, per produrre e gestire la documentazione tecnica e scientifica.

E’ stata perseguita l’organizzazione del lavoro in qualità. Sono state studiate varie forme di pubblicazioni elettroniche e gli strumenti software per realizzarle. Sono state studiate e sperimentate le interfacce per la navigazione ipertestuale e per l’information retrieval dei contenuti informativi, oltre agli altri aspetti informatici.

E’ stato costituito il Gruppo “informazione e comunicazione” dell’ISC, che ha collaborato in modo interdisciplinare ed interistituzionale con ricercatori di uno specifico settore (cereali, apicoltura ecc.), formatori, divulgatori ed esperti di tecnologie e metodologie dell’informazione e della comunicazione, con la finalità di studiare, produrre e sperimentare innovazioni di prodotto, di processo e organizzative nel trattamento e diffusione dell’informazione prodotta dai progetti di ricerca agraria.

Uso integrato di tecnologia, contenuti informativi, organizzazione e strutture, per produrre risultati applicativi concretamente utili, facendo uso di strumenti hardware e software a basso costo. Il modello di riferimento al quale si tende è stato definito: “sistema informativo ipertestuale delle conoscenze agrarie”. Si tratta di uno schema generale e indipendente dai contenuti informativi veicolati, per: 1) raccogliere; 2) organizzare; 3) informatizzare; 4) usare; 5) condividere; 6) distribuire e 7) aggiornare le conoscenze di un settore agrario.

In sintesi, i risultati sono stati: innovazioni di prodotto, innovazioni di processo e innovazioni organizzative nel campo dell’informazione e della comunicazione. Più in dettaglio:

-        Produzione e distribuzione di innovativi strumenti informatici per gestire e distribuire informazioni e conoscenze agrarie (prodotti). Almeno una dozzina nell’ultimo decennio.

-        Introduzione di metodi per la standardizzazione dei processi e delle attività informative, secondo i principi del lavoro “in qualità”(processi).

-        Innovazioni nel lavoro di gruppo (organizzazione).

-        Creazione di una task force specializzata (Gruppo “informazione e comunicazione”).

-        Realizzazione della Collana ipertesti di agricoltura e comunicazione del Centro di collegamento ricerca-divulgazione (Foggia) dell’ISC.

-        Creazione di un nucleo di partner organici (nei settori ricerca, formazione e divulgazione) organizzato a rete, di utenza e di fornitori di informazioni attraverso attività informative e formative. Avvio di collaborazioni su base regionale.

Attività collaterali

La sezione ha organizzato e gestisce inoltre il sito Internet dell’istituto sul quale sono in linea tra l’altro le due riviste scientifiche, Maydica e Journal Genetics and Breeding, di cui l’Istituto è editore e le pubblicazioni presenti nella biblioteca dell’istituto.

Una sezione particolare è dedicata alla presentazione dei risultati dei progetti speciali di cui l’Istituto è responsabile sia nell’ambito italiano che europeo.

Collaborazioni

  -     CNR-IATA (Firenze);

-     Sezione di apicoltura (Roma) dell’Istituto Sperimentale di Zoologia Agraria di Firenze;

-     Istituto Nazionale di Apicoltura, Bologna.