Semi femminizzati: produzione e calcolatore STS

I semi femminizzati danno piante femmine. Il polline che li genera viene a sua volta da una pianta femmina. Da sola, però, una femmina non produce polline. Di solito per ottenerlo la si nebulizza con tiosolfato d’argento, in breve STS. In una prova su quattro varietà di canapa, dopo tre trattamenti dal 95 al 100 % dei fiori sulle punte dei germogli era maschile. Le punte dei germogli sono le estremità più alte dei rami.

Perché la progenie nasce femmina?

Perché ogni granulo di polline di una pianta femmina trasmette solo un cromosoma X. I cromosomi portano il patrimonio genetico nel nucleo della cellula. Le piante femmine hanno due X, quelle maschili una X e una Y. Quando un granulo di questo tipo raggiunge un fiore femminile, nasce di nuovo un seme con due X. Nelle prove tutta la progenie esaminata da queste impollinazioni era femmina. In una prova lo si è dimostrato sulle plantule con la PCR. Questo test genetico rende visibile un tratto maschile del genoma.

Lo stesso succede in modo non pianificato quando una pianta femmina diventa ermafrodita. Forma da sé delle antere e si impollina con esse. Le antere sono gli organi in cui matura il polline. Nella prova i semi di questi fiori hanno dato solo piante geneticamente femmine. I semi di un incrocio con un maschio hanno dato in due linee circa per metà maschi. «Femminizzato» non ha nulla a che fare con «autofiorente». Autofiorente significa che la fioritura comincia in base all’età e non alla durata del giorno.

Scegliere semi femminizzati quando non si vogliono maschi. Gli ermafroditi restano possibili.
Nelle varietà autofiorenti controllare le due indicazioni separatamente. Le due proprietà compaiono in modo indipendente l’una dall’altra.

Con che cosa una pianta femmina forma polline?

Di solito con un prodotto che blocca l’azione dell’etilene. L’etilene è un messaggero gassoso della pianta e favorisce i fiori femminili. Senza la sua azione anche una femmina genetica forma fiori maschili. Lo STS nasce dal sale d’argento nitrato d’argento e dal sale tiosolfato di sodio nel rapporto di uno a quattro. Quasi tutto l’argento si trova poi in soluzione, con ogni particella d’argento legata a due particelle di tiosolfato. Così si muove bene nei vasi conduttori in cui la pianta distribuisce l’acqua. Il nitrato d’argento puro invece vi si sposta appena. L’azione è studiata sull’arabetta comune, la pianta modello della botanica. Lì la pianta riconosce l’etilene in un sito di legame, il recettore. In questo recettore l’argento prende il posto del rame. L’etilene si lega ancora, ma il segnale non va avanti. Per la cannabis questo non è misurato.

Gli altri prodotti hanno agito meno o hanno fatto danni. Nel confronto sulla stessa varietà lo STS era in testa, davanti all’AVG e molto davanti al sale metallico nitrato di cobalto e all'1-MCP. L’AVG inibisce la formazione dell’etilene. Applicato a gocce sulla punta del germoglio ha dato in una prova 132 fiori maschili, come spray quasi nessuno. A dosi più alte le punte ingiallivano. L'1-MCP è un gas che agisce sullo stesso recettore. In due prove non ha dato nemmeno un fiore maschile. L’argento colloidale è fatto di particelle d’argento finemente disperse in acqua. A 30 ppm, cioè 30 parti per milione, ha agito solo con nebulizzazioni quotidiane fino alla fioritura. Un trattamento singolo è rimasto senza effetto. L’ormone della crescita acido gibberellico, in breve GA3, è la via più antica. Nel 1972 una dose di 50 µg per pianta, data con uno stoppino per dieci giorni, ha prodotto in media 33,8 fiori maschili. Una settimana dopo la pianta formava già di nuovo fiori femminili. Come spray allo 0,01 % il GA3 non ha agito affatto in un’altra prova. Giorno corto significa dodici ore di buio o più, giorno lungo notti corrispondentemente più brevi. Se si dava GA3 al passaggio al giorno corto, in un’ulteriore prova le infiorescenze crescevano allungate e rade. Intanto calavano THC e CBD, i due principi attivi più importanti.

Scegliere lo STS come prodotto.
Usare l’argento colloidale solo se si può nebulizzare ogni giorno fino alla fioritura.
Rinunciare a GA3 e 1-MCP. Secondo gli autori di uno studio, nella pratica il GA3 è stato in gran parte sostituito dallo STS.

Come si prepara e si nebulizza la soluzione di STS?

Lo STS si miscela da sé a partire da due sali dei negozi di prodotti chimici o da laboratorio. Si nebulizza una soluzione a 3 mM, tre volte a distanza di una settimana. Le concentrazioni sono date in millimoli per litro, in breve mM. 0,1 M equivalgono a 100 mM. Per una pianta con tre trattamenti da 400 ml ciascuno servono 180 ml di soluzione madre, quindi due preparazioni. Una preparazione da 100 ml basta, in base al calcolo, per poco più di 660 ml di soluzione da nebulizzare. Secondo la ricetta qui sotto si acquistano per questo 1,7 g di nitrato d’argento. Si aggiungono 3,16 g di tiosolfato di sodio anidro o 4,96 g di tiosolfato di sodio pentaidrato. Nella soluzione da nebulizzare ne finiscono, in base al calcolo, solo 0,61 g di nitrato d’argento e 2,28 g o 3,57 g di tiosolfato di sodio. Per altre quantità calcola il calcolatore più sotto. Nella lista della spesa vanno:

Nitrato d’argento (AgNO₃).
Tiosolfato di sodio (Na₂S₂O₃), anidro o pentaidrato (Na₂S₂O₃ · 5 H₂O). Quale forma contenga la confezione lo dice l’etichetta. Il pentaidrato contiene acqua di cristallizzazione e fornisce meno tiosolfato per grammo.
Acqua distillata, come nelle prove.
Un bagnante, perché la soluzione resti sulle foglie. In una prova era lo 0,1 % di Tween 20.
Una bilancia di precisione con divisione da 0,01 g, un cilindro graduato, due bottiglie scure e uno spruzzino.

Soluzione A, nitrato d’argento 0,1 M: sciogliere 1,7 g di nitrato d’argento in acqua distillata e portare a 100 ml.
Soluzione B, tiosolfato di sodio 0,1 M: sciogliere 3,16 g di sale anidro o 4,96 g di pentaidrato e portare a 200 ml. Basta per due preparazioni di soluzione madre.
Conservare le due soluzioni al buio fino all’uso.
Soluzione madre, STS 20 mM: versare lentamente 20 ml di soluzione A in 80 ml di soluzione B, in quest’ordine. Si ottengono 100 ml. Per tre trattamenti da 400 ml prepararla due volte. In frigorifero si conserva fino a un mese. È consigliato prepararla fresca.
Soluzione da nebulizzare, 3 mM: portare 150 ml di soluzione madre a 1 l con acqua distillata e aggiungere il bagnante.

Con 3 mM in tre trattamenti, nella prova citata all’inizio, dal 95 al 100 % dei fiori sulle punte dei germogli era maschile. Un decimo di questa dose, 0,3 mM, ha dato solo dal 42 al 91 % dei fiori. In un’altra prova, su tre varietà, è bastato un solo trattamento precoce a 1,5 mM. Anche lì tre trattamenti hanno agito meglio. Su tre varietà ad alto contenuto di THC, con 3 mM in tre trattamenti, ha cambiato sesso dall'80,5 al 94,7 % dei fiori. Lì il primo trattamento avveniva al passaggio al giorno corto. Di più non serve: 20 mM hanno causato macchie gialle e perdita di foglie. Troppo poco non agisce affatto. In tutto 100 µg di STS per pianta non hanno dato in una prova nemmeno un fiore maschile. In base al calcolo è meno di un millesimo dell’argento contenuto in un solo trattamento da 400 ml a 3 mM di concentrazione.

Nebulizzare finché la soluzione gocciola dalle foglie. Con piante alte da 1 a 1,5 m erano circa 400 ml per trattamento.
Nebulizzare subito dopo lo spegnimento della luce, perché le foglie non si brucino. All’aperto corrisponde al crepuscolo serale, ma in campo non è stato verificato.
Nebulizzare tutta la pianta. Ha agito meglio del trattamento delle sole punte dei germogli.
Anche un trattamento parziale agisce su tutta la pianta. Già le sole punte trattate hanno provocato danni alle foglie su tutta la pianta.
Per l’autoimpollinazione si può trattare un singolo ramo. Un programma di selezione ha nebulizzato un solo ramo tre volte a distanza di due giorni con 6 mM. Se poi gli altri rami fioriscano maschili non è stato misurato.

Calcolatore della soluzione di STS

Il calcolatore indica quanto nitrato d’argento e quanto tiosolfato di sodio servono per una soluzione da nebulizzare alla concentrazione scelta, diluita dalla soluzione madre o pesata direttamente. Fissa anche le date delle applicazioni e i tempi approssimativi di polline e semi.

Dati

Concentrazione (mM) Negli esperimenti hanno funzionato da 1,5 a 3 mM; 0,3 mM ha funzionato solo in parte, 20 mM ha danneggiato le foglie.

Soluzione per pianta e per applicazione (ml) Si nebulizza fino al gocciolamento; piante alte da 1 a 1,5 m hanno richiesto circa 400 ml.

Piante

Applicazioni

Intervallo tra le applicazioni (giorni)

Prima applicazione il

Preparazionedalla soluzione madre pesare direttamente

Tiosolfato di sodio comesale anidro pentaidrato

Risultato

Date

Maneggiare e conservare nitrato d’argento e tiosolfato di sodio secondo la scheda di dati di sicurezza del prodotto.

Valori calcolati dalle masse molari: nitrato d’argento 169,87 g/mol, tiosolfato di sodio 158,11 g/mol, come pentaidrato 248,18 g/mol. Soluzione madre secondo il protocollo di Sigma-Aldrich: 20 ml di nitrato d’argento 0,1 M in 80 ml di tiosolfato di sodio 0,1 M danno 100 ml a 20 mM.

Quando si nebulizza, indoor e all’aperto?

All’inizio della fioritura. Indoor comincia il giorno in cui il timer passa al giorno corto. Giorno corto significa dodici ore di buio ininterrotto o più. All’inizio del giorno corto l’inversione sessuale è riuscita in modo affidabile. A metà fioritura, in una prova, un solo trattamento non bastava. Anche tre trattamenti hanno dato allora qualche fiore maschile solo nel 26–57 % delle piante. Secondo una rassegna si nebulizza addirittura ancora nella fase vegetativa e poi si lasciano le piante una settimana in giorno lungo.

All’aperto non esiste un giorno del cambio. Dopo il solstizio d’estate le notti si allungano un po’ ogni giorno. Induzione della fioritura è il nome del passaggio della pianta alla fioritura. Quando inizia dipende dalla varietà. Il passaggio si estende su più giorni. In una prova in camera di crescita un’infiorescenza è comparsa in più di metà delle piante solo dopo tre giorni corti di fila. Tornando al giorno lungo si è di nuovo dissolta. L’inizio si riconosce sulla punta del germoglio: lì stanno vicine tre o più coppie di stigmi. Gli stigmi sono i peletti bianchi del fiore femminile. I singoli fiori all’ascella delle foglie non contano. Una pianta più vecchia li forma anche con giornate lunghe.

Indoor dare il primo trattamento il giorno del passaggio al giorno corto, gli altri due a distanza di una settimana l’uno dall’altro.
Oppure, secondo la rassegna, nebulizzare già in fase vegetativa e poi dare ancora una settimana di giorno lungo.
All’aperto collocare il primo trattamento all’inizio del passaggio o poco prima. Manca una prova in campo, la regola viene dall’indoor.
Nelle varietà che cambiano poco dopo il solstizio d’estate, pianificare i trattamenti a luglio.
Dalla prima nebulizzazione al polline calcolare circa quattro settimane, fino al seme maturo altre tre o quattro. La maturazione dei semi è misurata su fiori ermafroditi autoimpollinati.
All’aperto il seme di queste varietà matura così, in base al calcolo, tra la seconda metà di agosto e metà settembre.

Quale pianta va bene come donatrice?

Una pianta sicuramente femmina che, non trattata, non mostra fiori maschili. Lo STS agisce indipendentemente da quanto una pianta sia predisposta. Il trattamento quindi non rivela se la donatrice tende da sé a formare fiori maschili. Questa tendenza si eredita. Le figlie di femmine con fiori maschili ne formavano più spesso a loro volta. In due prove erano il 34 % invece del 23 % e il 13,7 % invece del 4,9 % delle femmine.

Anche una linea femminizzata non è automaticamente stabile. «Femminizzato» riguarda solo il sesso della progenie, non la tendenza all’ermafroditismo. In un programma di selezione 16 popolazioni sono state autoimpollinate per un massimo di sei generazioni. Dalla quarta generazione sono comparsi fiori anomali in tutte le linee. Erano per esempio fiori con organi di entrambi i sessi o fiori nel punto sbagliato. Nello stesso tempo si formavano meno semi. In una linea con sette generazioni coltivate una accanto all’altra la quota di fiori anomali è salita dallo 0,4 % al 13,7 %. È più di trenta volte tanto. Questa linea era monoica e portava fiori maschili e femminili sulla stessa pianta. In linee del genere per l’autofecondazione non sempre serviva un trattamento. Nelle linee derivate da piante femmine, le piante trattate davano nelle generazioni successive spesso pochissimo polline. Otto tentativi su 22 di questo tipo sono falliti per questo motivo. Si ipotizza che così la capacità di inversione sessuale venga selezionata insieme al resto e che i fiori maschili spontanei diventino più frequenti. Non è misurato, l’ipotesi viene dagli autori del programma di selezione. Per una singola generazione S1 non esiste una misura della tendenza all’ermafroditismo. In una prova, dopo un’autofecondazione non si è trovata una perdita misurabile di diversità genetica.

Prima lasciar fiorire la donatrice senza trattamento e controllarla a ogni nodo. In alternativa confermarne il sesso con un test genetico.
Scartare come donatrice una pianta con anche un solo fiore maschile. Dopo contano la salute e le caratteristiche che deve trasmettere.
Non autoimpollinare una linea per molte generazioni di seguito.
Dalla quarta generazione di autofecondazione cercare in modo mirato fiori anomali.
Verificare prima la stabilità genetica di una donatrice, come descritto nell’articolo sullo stress test.

Come si raccoglie e si trasferisce il polline?

Lo si raccoglie dai fiori maschili aperti, circa quattro settimane dopo il primo trattamento. Quanto polline dia una pianta trattata dipende molto dalla varietà. Su cinque varietà, una ne ha dato una quantità simile a quella di un vero maschio. Tre stavano nel mezzo, una non ne ha formato affatto. Nel polline delle piante trattate dal 37 all'83 % dei granuli era malformato, in quello dei maschi nessuno. Nel test di germinazione su terreno di coltura sono germinati dallo 0 al 13 % dei granuli, nei due maschi il 10 e il 19 %. I fiori maschili sono comparsi circa tre settimane dopo il primo trattamento, il polline dopo circa quattro. I fiori maschili delle piante trattate si sono aperti dopo circa 25 giorni, quelli dei veri maschi dopo 18. Molti non si aprono affatto o rilasciano il polline solo a fatica.

Con una varietà nuova fare prima una prova.
Raccogliere il polline dai fiori aperti, per esempio battendoli leggermente sopra un foglio di carta.
Portare il polline sulla stessa pianta o sulla sua talea, cioè una copia geneticamente identica. È un’autofecondazione, e i semi formano la generazione S1.
Per un incrocio portare il polline su un’altra pianta femmina. Anche la sua progenie è femmina.
Mettere in conto la germinazione: in una prova i semi da polline STS sono germinati al 64,3 %, poco meno di due su tre.
Aspettarsi semi maturi da circa tre o quattro settimane dopo l’impollinazione. È misurato su fiori ermafroditi autoimpollinati con 22–48 semi per infiorescenza e una germinazione del 90–95 %.