4. Evolutionary Participatory Breeding: 8 years
of European research projects
2010 -2014
2015 -2018
Generating
new diversity
Dynamic management
of agro-biodiversity
SOLIBAM orzo
La popolazione di orzo viene costituita nel 2008 da Salvatore Ceccarelli e i suoi collaboratori
all’ICARDA mescolando 1600 F2 ottenute da oltre 300 parentali diversi (tra cui due accessioni
del progenitore selvatico H. spontaneum). In Italia la coltivazione della popolazione inizia nel
2010 con 4 agricoltori: Corbo e Ruggiero in Molise, Floriddia in Toscana e Pitton in Friuli. A
ciascun agricoltore viene dato un quantitativo iniziale di 2-3kg di seme e nell’arco di pochissimi
anni la popolazione si diffonde nelle regioni di partenza raggiungendo un picco di 15 agricoltori
nel 2015, che scendono a 6 nel 2017 (il numero reale è sicuramente superiore). Uno dei maggiori
limiti ad una maggiore diffusione della popolazione in alcune regioni è la mancanza di sbocchi
per la granella: in Molise per esempio l’assenza di aziende zootecniche biologiche rende difficile
la valorizzazione di questa coltura che di fatto è considerata una scelta di ripiego. In Toscana,
nel 2012, presso l’azienda Floriddia è stata inoltre effettuata una selezione delle spighe da cui si
sono create 2 nuove sub-popolazioni, una caratterizzata da spighe distiche, l’altra da spighe
polistiche, coltivate per la prima volta nel 2012/2013. Inoltre, nel 2013, nel mulino dell’azienda
viene fatta una selezione in base alle caratteristiche di molitura che viene coltivata per la
7. Tested plants: varieties and populations
Entry Name Type Origin
1 SOLIBAM Tenero Floriddia Population (200 PLs-CCP) ICARDA - Syria
2 SOLIBAM Tenero Li Rosi Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
3 SOLIBAM Tenero Rosati Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
4
SOLIBAM Selezione Tenero
Floriddia
Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
8. Tested plants: varieties and populations
Entry Name Type Origin
1 SOLIBAM Tenero Floriddia Population (200 PLs-CCP) ICARDA - Syria
2 SOLIBAM Tenero Li Rosi Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
3 SOLIBAM Tenero Rosati Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
4
SOLIBAM Selezione Tenero
Floriddia
Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
5 COBRA A Population (20 PLs-CCP) ORC - UK
6 COBRA Y Population (9 PLs-CCP) ORC - UK
7 COBRA Q Population (12 PLs-CCP) ORC - UK
9. Tested plants: varieties and populations
Entry Name Type Origin
1 SOLIBAM Tenero Floriddia Population (200 PLs-CCP) ICARDA - Syria
2 SOLIBAM Tenero Li Rosi Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
3 SOLIBAM Tenero Rosati Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
4
SOLIBAM Selezione Tenero
Floriddia
Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
5 COBRA A Population (20 PLs-CCP) ORC - UK
6 COBRA Y Population (9 PLs-CCP) ORC - UK
7 COBRA Q Population (12 PLs-CCP) ORC - UK
8 Piemonte Tenero Mix Old varieties mixture (8) Italy
9 Vecchie Varietà Mix Old varieties mixture (3) Italy
10 Varietà Moderne Mix Modern variety mixture (3) Italy
10. Tested plants: varieties and populations
Entry Name Type Origin
1 SOLIBAM Tenero Floriddia Population (200 PLs-CCP) ICARDA - Syria
2 SOLIBAM Tenero Li Rosi Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
3 SOLIBAM Tenero Rosati Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
4
SOLIBAM Selezione Tenero
Floriddia
Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
5 COBRA A Population (20 PLs-CCP) ORC - UK
6 COBRA Y Population (9 PLs-CCP) ORC - UK
7 COBRA Q Population (12 PLs-CCP) ORC - UK
8 Piemonte Tenero Mix Old varieties mixture (8) Italy
9 Vecchie Varietà Mix Old varieties mixture (3) Italy
10 Varietà Moderne Mix Modern variety mixture (3) Italy
11 Maiorca Local variety - Sicily Italy
12 Andriolo Local variety – Tuscany Italy
13 Gentil Rosso Aristato Old variety Italy
11. Tested plants: varieties and populations
Entry Name Type Origin
1 SOLIBAM Tenero Floriddia Population (200 PLs-CCP) ICARDA - Syria
2 SOLIBAM Tenero Li Rosi Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
3 SOLIBAM Tenero Rosati Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
4
SOLIBAM Selezione Tenero
Floriddia
Population (200 PLs-CCP)
ICARDA - Syria
5 COBRA A Population (20 PLs-CCP) ORC - UK
6 COBRA Y Population (9 PLs-CCP) ORC - UK
7 COBRA Q Population (12 PLs-CCP) ORC - UK
8 Piemonte Tenero Mix Old varieties mixture (8) Italy
9 Vecchie Varietà Mix Old varieties mixture (3) Italy
10 Varietà Moderne Mix Modern variety mixture (3) Italy
11 Maiorca Local variety - Sicily Italy
12 Andriolo Local variety – Tuscany Italy
13 Gentil Rosso Aristato Old variety Italy
14 Emese Modern variety – control Hungary
25. Current climatic conditions are quickly shifting due to climate change
Current and future climatic implications
EVOLUTIONARY
POPULATION
CONSTITUTION
BREEDER
DECENTRALISED
PARTICIPATORY
RESEARCH
TECHNICAL SUPPORT
EXPERIMENTAL DESIGN
DATA ANALYSIS
RESULTS SHARING WITH STAKEHOLDERS
EP CULTIVATION IN TARGET
ENVIRONMENTS
DECLARATION OF SEED
PRODUCTION AREA
SEED
CERTIFICATION
OFFICE
EP QUALITY AND PLANT
HEALTH INSPECTION
SEED
CERTIFICATION
OFFICE
REGIONAL PLANT
HEALTH OFFICE
AUTHORISATION FOR
EP SEED SALE OF
CERTIFIED QUANTITIES
SEED
MARKET
REGISTRATION
FOR EXPERIMENTAL EP
SEED MARKETING
SEED
CERTIFICATION
OFFICE
PRELIMINARY
EVALUATION
FARMER - FARMERS' NETWORK -
DECENTRALISED SEED ENTERPRISE
MAINTENANCE BREEDING
APPROPRIATE EQUIPMENT
SEED CLEANING AND STORAGE
GENE BANK
-
COMMUNITY
SEED BANKS
ON STATION
OK
ON FARM
ON FARM
APPLICATION
Climate data: Mean monthly temperatures and precipitations - Oct-June. WorldClim (1970-2000);
GCM Models’ ensemble for Climate Change Scenario RCP 8.5 (2020-2050).
Climate Similarity Index > 75%. Credit: CCAFS/CIAT- Colombia: http://www.ccafs-analogues.org/
Acknowledgements:
SOLIBAM, DIVERSIFOOD, LIVESEED,
NUI-GALWAY, CCAFS/CIAT,
CEREALI RESILIENTI
Evolutionary populations for specific adaptation
Evolutionary Populations (EP) of food crops are able to adapt to different agro-
ecological environments, making them ideally suited to obtaining specifically
adapted populations, thus increasing farmers’ resilience, and adapting to climatic
changes as they occur. A precondition for the successful deployment of EPs is that
the seeds is produced in the same region in which it will be utilized, with farmers
playing central roles as both seed users and producers (Fig. 1). A bread wheat EP
evolved for eight growing seasons (2011-2018) in an organic farm in Tuscany (circled
star, Fig. 3). In 2017 seed was distributed to 20 additional organic or low-input
farms interested in growing the EP. The farmers belonging to this group organised
themselves as a network composed of seed-hubs and satellite farms according to
location, size, seed storage availability and access to seed cleaning equipment.
M. Petitti1,2, S. Ceccarelli1, R. Bocci1, C. Spillane2, P. C. McKeown2 and B. Bussi1
1Rete Semi Rurali, Via di Casignano, 25, 50018 Scandicci (FI), Italy; 2MScCCAFS Program, Plant & AgriBiosciences Research Centre (PABC), Ryan Institute for
Sustainable Development, National University of Ireland Galway, University Rd, Galway H91 REW4, Ireland.
Climate resilient seed systems for evolutionary bread wheat
populations in Italy
Supporting decentralised seed systems with climate information
The Climate Analogues approach allows the climate of a chosen location to be compared with that of a search range. Non-directional analysis
(current current or projected projected) indicates present or future climatic similarities between each seed-hub and the rest of the region
(Fig. 3 and 4 A). Forward simulations (current projected) show how current growing conditions may shift due to climate change (Fig. 4 B).
Figure 3. Climatically homogeneous zones surrounding each of
the designated seed-hubs - WorldClim data 1970-2000
Figure 4. Two potential climate change scenarios for 2020-2050.
(A) Adaptation occurs as the wheat EPs keep evolving in each seed-hub, thus adjusting to
the changing climate and maintaining the current equilibrium over time (see Fig. 3);
(B) In absence of adaptation genetically uniform wheat cultivars, which lack the ability to
adapt, become gradually less productive in the areas where they were originally grown, as
suitable climatic conditions are shifting northwards and to higher elevations.
A B
The EU Commission’s implementing decision (2014/150/EU)
providing for certain derogations for the marketing of
populations of wheat, barley, oats and maize, has provided the
legal framework for the marketing of bread wheat EP seed in
Italy. This was the first time that non-uniform certified cereal
seed has been sold, since the institution of the European
Common Catalogue. From 2021, with the new Organic
Regulation (2018/848/EU) EP seed of all crops shall be
marketed as Organic Heterogeneous MaterialFigure 2. On-farm focus group on EP management for decentralised seed systems
Figure 1. The Italian model for an innovative, integrated and
decentralised EP seed-system: from EP constitution & registration, to
seed production, certification and marketing.
26. −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
−1.0−0.50.00.51.01.5
Mean vs. Stability
AXIS1 32.96 %
AXIS217.5%
SOL_FL
SOL_LR
SOL_RO
SOL_FLS
C_A
C_Y
C_Q
P_Mix
OV_Mix
MV_Mix
Maiorca
Andriolo
Frassineto
Emese
Gentilrosso
To15
Si15
Mo15
To16
Si16
Mo16
Pi16
To17
Si17
Mo17
Pi17
• Three SOLIBAM EPs,
namely SOL_FL,
SOL_LR, and SOL_FLS
yielded as much as
the highest yielding
traditional (Andriolo
and Maiorca) and
modern (Emese)
varieties, while
SOL_RO was poorly
adapted to all
environments
GGE Biplot
Mean Yield and Stability
27. −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
−1.0−0.50.00.51.0
Mean vs. Stability
AXIS1 68.05 %
AXIS231.95%
SOL_FL
SOL_LR
SOL_RO
To15
Si15
Mo15
To16
Si16
Mo16
Pi16
To17
Si17
Mo17
Pi17
• After years of natural
selection, the three
EPs were specifically
adapted to the
regions where they
evolved. As expected,
they were very stable
in the environment in
which each
population evolved,
but highly unstable
across environments.
GGE Biplot
Specific adaptation
28. −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
−1.0−0.50.00.51.01.5
Mean vs. Stability
AXIS1 42.25 %
AXIS225.62%
SOL_FL
SOL_LR
SOL_RO
SOL_FLS
C_A
C_Y
C_Q
P_MIX
OV_MIX
MV_MIX
Maiorca
Andriolo
Frassineto
Gentilrosso
Emese
To15
SI15
Mo15
To16
SI16
Mo16
Pi16
To17
Si17
Mo17
Pi17
• The preference was
for some of the
highest yielding EPs
and varieties, such as
SOL_FLS, SOL_FL,
Andriolo and Maiorca
but also for low
yielding mixtures,
such as the mixture of
old varieties (OV),
because they were
very tall (data not
shown).
GGE Biplot
Farmers’ preference
29. Farmers’ preference
Year Tuscany Sicily Molise Piedmont Total
2014-2015 39 29 13 - 81
Male 54 (67%)
Female 27 (33%)
Farmers 30 (37%)
2015-2016 40 43 15 29 127
Male 97 (85%)
Female 30 (23%)
Farmers 50 (39%)
2016-2017 47 40 12 28 127
Male 98 (77%)
Female 29 (23%)
Farmers 48 (42%)
TOTAL 127 112 40 57 336
Male 249 (74%)
Female 87 (26%)
Farmers 128 (38%)
32. • Farmers’ involvement and
empowerment
• OSS seed label
• Evolutionary Populations
enter the seed market and
the product value chain
Practical outcomes of RSR’s research
Questa semente
è il risultato
di anni di ricerca
partecipata.
Il nucleo iniziale è stato costituito nel 2009
all’ICARDA (Centro di ricerca agricola in Siria) su
indicazione di Salvatore Ceccarelli mescolando il
seme di 2000 linee provenienti da tutto il mondo. Nel
2010 è arrivato in Italia nell’ambito del progetto di
ricerca europeo SOLIBAM (2010-2014), grazie ad AIAB
partner del progetto. Negli anni successivi, un numero
crescente di agricoltori, in collaborazione con Rete
Semi Rurali, lo ha coltivato e riprodotto, partecipando
alle sperimentazioni volte a valutarne la capacità
di adattamento nell’ambito del progetto europeo
DIVERSIFOOD (2014-2019), di cui Rete Semi Rurali
è partner. La semente SOLIBAM Tenero Floriddia
Popolazione è coltivata dal 2010 sulle colline centrali
della Toscana, su terreni argillosi.
La commercializzazione di questa popolazione non
omogenea è possibile grazie alla Decisione della
Commissione Europea 2014/150/EU che permette in
via sperimentale la commercializzazione delle sementi
di “materiale eterogeneo” di alcuni cereali. Si tratta
di una rivoluzione nel settore sementiero perché per
la prima volta viene consentita la vendita di sementi
di varietà non omogenee, con procedure fitosanitarie
adattate a questo nuovo contesto.
IN PARTICOLARE HAI:
1. la libertà di riseminare le sementi in azienda;
2. la libertà di condividere o vendere le sementi ad
altri con procedure di certificazione adattate a
questo nuovo contesto;
3. la libertà di sperimentare e studiare le popolazioni
e di condividere o pubblicare informazioni a loro
relative;
4. la libertà di selezionare o adattare le popolazioni,
fare incroci con esse o usarle per costituire nuove
linee e varietà.
IN CAMBIO, TI IMPEGNI A:
1. non limitare l’uso di queste sementi o dei loro
derivati con brevetti o altri strumenti di proprietà
intellettuale,
2. ad includere questa dichiarazione in ogni
trasferimento di queste sementi o dei loro derivati;
3. a rendere disponibili i prodotti della ricerca fatta a
partire da questa popolazione.
Queste sementi non sono protette da
proprietà intellettuale, acquisendole
hai il privilegio di utilizzarle in piena
autonomia, con alcune limitazioni.
TENERO FLORIDDIA POPOLAZIONE
Solibam