Un'analisi statistica della diversità fra le varietà vegetali

Nel primo capitolo della  parte generale viene presentata la prova 
sperimentale di campo, realmente effettuata presso l’ENSE e la Regione 
Emilia Romagna negli anni 2005 e 2006, e sulle cui informazioni 
statistiche saranno verificate le metodologie proposte, quindi si prosegue 
con la descrizione del protocollo tecnico, adottato durante la prova, dei dati 
raccolti, nonché delle matrici contenenti tutta l'informazione relativa alla 
struttura dei dati stessi.
Nel secondo capitolo della parte generale vengono dettagliatamente 
descritti i metodi e le tecniche proposte dall’UPOV, in particolare per 
l’“Examining Distinctiness”, focalizzando l’attenzione solo sui metodi 
statistici proposti, quali il “Combined Over-Years Criterion for 
Distinctness” (COYD), quando si dispone di caratteri quantitativi, il “Chi-
square test”, per caratteri qualitativi o pseudo-qualitativi e, infine la “GAIA 
Methodology” per lo studio della distanza fenotipica delle varietà vegetali 
oggetto di studio, nella quale si elaborano sia dati quantitativi, che 
qualitativi ed elettroforetici.
Nel terzo capitolo saranno applicate le tre procedure statistiche con 
l’impiego del Software R, per l’analisi COYD e per il test del Chi-
quadrato, mentre per la Metodologia GAIA sarà utilizzato e descritto il 
Software messo a punto da ricercatori francesi appartenenti al gruppo di 
studio dal nome: “Groupe d’Étude et des contrôle des Variétés et des 
Semences”  de La Minière.
2
Nelle conclusioni saranno esposte le considerazioni finali 
concernente questo lavoro di tesi, un’analisi critica delle metodologie 
applicate e i suoi possibili sviluppi futuri. 
Allo scopo di rendere più scorrevole la lettura del presente lavoro, in 
appendice saranno riportati definizioni di istituzioni, alcune tabelle e 
diagrammi, dimostrazione di teoremi e i "data sheet" di componenti cui si 
fa riferimento nel testo principale. Il riferimento, che richiama la nota in 
Appendice, è individuato da un numero, chiuso tra parentesi quadre 
accanto alla parola di cui si vuol fornire un’informazione più dettagliata. 
All’interno di ogni capitolo sono riportate delle tabelle o si indicano tabelle 
riportate in Appendice. Queste sono identificate con due numeri separati da 
un punto. Il numero che precede il punto è riferito al capitolo in cui la 
tabella è riportata, il successivo segue l’ordine progressivo di tutte le 
tabelle richiamate nel capitolo.
3
Premessa
L’Ente Nazionale delle Sementi Elette [1] svolge  compiti che derivano 
dall'applicazione delle norme che disciplinano la produzione e la 
commercializzazione dei prodotti sementieri. 
Il quadro normativo comunitario relativo alla commercializzazione delle 
specie agricole e orticole è retto da due pilastri fondamentali. Il primo è 
costituito dalla registrazione ufficiale delle varietà, il secondo dalla 
certificazione o, per le specie ortive, in particolare per le ortive standard, 
dal controllo, comunque ufficiale del materiale sementiero, per 
l’accertamento dell’identità e della purezza varietale. 
A l ive l lo  nazionale s i fa  r i fer imento  a l la  Legge n.1096 del 
25/11/1971  il cui  Regolamento di esecuzione è rappresentato dal Decreto 
del Presidente della Repubblica n.1065 dell’8/10/1973, e in particolare, alla 
Legge Nazionale n. 195 del 20/04/1975 per le specie ortive.
Per quanto riguarda la registrazione delle varietà, un apposito Ufficio 
del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali è responsabile dei 
procedimenti relativi all’accertamento dei requisiti tecnici e amministrativi 
per l’iscrizione e al rispetto dei regolamenti comunitari sulle 
denominazioni varietali. 
Sulla base dei registri nazionali, i Servizi della Commissione Europea 
predispongono un catalogo comune delle varietà di specie agricole e ortive. 
4
Una volta che una varietà è iscritta nel registro dell’Unione Europea, essa 
ha titolo per essere commercializzata in tutto il territorio dell’Unione.
La condizione necessaria affinché una varietà sia iscritta al registro 
nazionale e, quindi, affinché le relative sementi siano ammesse alla 
commercializzazione o al controllo ufficiale a posteriori, è che la varietà da 
iscrivere sia “distinta”, sufficientemente “omogenea”, “stabile” nei suoi 
caratteri essenziali e che abbia un valore agronomico e di utilizzazione 
soddisfacente. 
Una varietà è
  “distinta” quando è chiaramente differenziabile per uno o 
più caratteri da qualsiasi altra varietà la cui esistenza sia 
nota al momento della presentazione della domanda di 
iscrizione; 
 “omogenea” quando gli individui che la compongono sono 
sufficientemente simili nell’espressione dei caratteri; 
 “stabile” se resta invariata, compatibilmente con le modalità 
riproduttive della specie, al termine di ogni ciclo di 
moltiplicazione. 
L’accertamento di questi requisiti, effettuato attraverso prove ufficiali di 
campo e di laboratorio (che durano, di norma, due anni), dà vita al test sulla 
diversità, uniformità e stabilità che tecnicamente prende il nome di Test 
Distinctness, Uniformity and Stability, da cui l’acronimo DUS. 
5
A livello attuale le prove tecniche sono coordinate dall’ENSE (cereali, 
foraggere, patata, ortive) e dalla Regione Emilia Romagna (colture 
industriali). Una rete di  circa 25 Istituzioni di Ricerca svolgono le prove 
agronomiche e le analisi di qualità necessarie.
Le prove descrittive sono realizzate mediante l’uso delle linee-guida 
dell’Ufficio Comunitario delle Varietà Vegetali (UCVV o CPVO) [2], per le 
specie per le quali queste siano state già adottate, oppure facendo 
riferimento, per le altre, alle linee guida dell’UPOV [3] riferendosi, in 
questo caso, almeno ai caratteri definiti primari o, in ultima istanza, 
seguendo protocolli nazionali.
La Statistica entra in gioco sia nella fase della istituzione delle prove 
sperimentali di campo e di laboratorio, che durante lo svolgimento delle 
stesse, nonché al loro termine, in particolare quando, anche e soprattutto in 
condizioni di incertezza, bisogna esprimere un giudizio, sulla base delle 
descrizioni effettuate, sull’omogeneità, sulla diversità e sulla stabilità delle 
nuove varietà candidate. 
Tra i vari settori in cui la Statistica può dare il suo valido contributo, si è 
voluto analizzare quello svolto da questa scienza all’interno del test DUS 
ed in particolare nell’analisi della “diversità” delle nuove varietà vegetali. 
6
 Capitolo 1 
LA PROVA SPERIMENTALE DI CAMPO
.1 La scelta delle unità statistiche
In tutte le scienze sperimentali lo studio di un fenomeno è condotto in fasi 
successive che si possono riassumere in raccolta ed analisi dei dati. 
In questo capitolo saranno descritte le prime fasi che comprendono la 
scelta dei soggetti da rilevare, il protocollo tecnico che viene adoperato 
durante la prova sperimentale, i caratteri da rilevare e la successiva 
tabulazione degli stessi. 
Le unità statistiche oggetto di studio sono i sessantotto campioni 
derivanti da altrettanti popolazioni di varietà vegetali di pomodoro (specie 
Lycopersicon esculentum Mill.). Le prove di coltivazione sono state 
eseguite in due località: nel Centro Agricolo della Sezione ENSE di 
Battipaglia (SA) e nell’Azienda Agricola Masi San Giacomo (FE) - Società 
Cooperativa Tutela Ambientale, per la Regione Emilia Romagna.
In ogni prova colturale, i campioni composti da 44 piante, suddivise 
in due repliche o ripetizioni sono stati coltivati secondo le pratiche colturali 
della zona e ponendo particolare cura allo stato sanitario di tutte le piante. 
7
I campioni in esame sono suddivisi fra quelli che nella primavera del 
2006 hanno realizzato un solo ciclo di prova (n.22), da quelli che nel 2005 
hanno effettuato il primo ciclo di prova e nel 2006 il secondo (n.33), infine 
i campioni delle varietà di riferimento che sono stati coltivati in entrambi 
gli anni (n.13).
La tabella n.1.1 in Appendice riporta l’elenco delle varietà in studio, 
omettendo il loro nome originale e la loro provenienza, per il rispetto della 
privacy dei rispettivi costitutori [4] e utilizzando al loro posto un opportuno 
codice identificativo.
1.2 Il protocollo tecnico e le informazioni statistiche rilevate
Il protocollo tecnico ufficiale utilizzato per l’esame del Test DUS delle 
varietà di pomodoro, oggetto d'esame, è quello emanato dall’Ufficio 
Comunitario sulla Protezione dei Vegetali “CPVO” n.TP/44/2 del 
15/11/2001, facilmente reperibile sul sito di tale Struttura all’indirizzo 
www.cpvo.eu.int. 
Le informazioni statistiche che sono state raccolte durante la prova 
sperimentale, da parte di tecnici ufficialmente riconosciuti dal Mi.P.A.F., 
sono distinguibili in tre categorie: caratteri quantitativi, qualitativi e 
pseudo-qualitativi. 
8
L’ informazione statistica è ogni risultato ottenuto da un’indagine sui 
collettivi esaminati (popolazione o campione) rispetto ai loro costituenti 
(=unità statistiche) e in rapporto ad uno o più fenomeni (=caratteri). 
Nella letteratura statistica internazionale le variabili qualitative 
vengono indicate come categorical variables e, sempre più spesso, anche in 
quella italiana si definiscono “variabili” sia quelle qualitative che quelle 
quantitative, aggiungendo ove necessario l’aggettivazione opportuna 
(Piccolo D., Statistica, 2000, p.38).
o Un carattere qualitativo, si definisce mutabile se assume attributi 
non numerici della più varia natura. I caratteri qualitativi sono quelli 
espressi in stati discontinui (es. plantula: pigmentazione antocianica 
dell’ipocotile: assente (1), presente (9)) [foto n.1 in Appendice]. 
Questi stati sono significativamente indipendenti ed esplicativi. Tutti 
gli stati sono necessari per descrivere l’intero intervallo delle 
caratteristiche e ogni forma di espressione può essere descritta da un 
singolo stato. L’ordine degli stati non è importante. 
I caratteri qualitativi si distinguono in caratteri nominali ed ordinali. 
-- Se le modalità di tali mutabili non assumono nessun ordine 
precostituito, si parla di caratteri nominali o sconnessi. In tal caso 
l’unico confronto ammissibile tra due unità statistiche consiste nello 
stabilire se esse possiedono o meno lo stesso attributo. Un caso 
particolare di caratteri nominali è quello dei caratteri dicotomici o 
9
dicotomi, così definiti perché assumono due sole modalità; se, 
invece, il carattere assume un numero finito di modalità distinte si 
parla di carattere politomo o politomico. 
Nella tabella n.1.2 sono riportate le mutabili dicotomiche sconnesse 
tratte dal protocollo TP/44/2. 
Tab. 1.2 Mutabili Dicotomiche Sconnesse
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE Codice ESPRESSIONE
1. 1. PLANTULA: pigmentazione antocianica dell'ipocotile
1 assente
   9 presente
2. 2. PIANTA: tipo di accrescimento
1 determinato
   2 indeterminato
9. 9. FOGLIA: divisione del lembo
1 pennata
   2 bipennata
17. 17. FIORE: fasciazione (1° fiore dell'infiorescenza)
1 assente
   9 presente
18. 18. FIORE: pubescenza dello stilo
1 assente
   9 presente
19. 19. FIORE: colore
1 giallo
   2 arancio
20. 20. PEDUNCOLO: asse di abscissione
1 assente
   9 presente
26. 26. FRUTTO: sezione trasversale
1 non arrotondata
   2 arrotondata
34. 34. FRUTTO: colletto verde (ante maturazione)
1 assente
   9 presente
45. 46. RESISTENZA a Meloidogyne incognita
(*) 1 assente
   9 presente
46. 47. RESISTENZA a Verticillium dahliae
(*) (*) Razza 0
1 assente
   9 presente
47. 48. RESISTENZA al Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici
47.1 48.1 Razza 0 (ex 1)
(*) (*)
1 assente
   9 presente
%
10
%Tab. 1.2 Mutabili Dicotomiche Sconnesse
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE Codice ESPRESSIONE
47.2 48.2 Razza 1 (ex 2)
(*) (*)
1 assente
   9 presente
50. 51.
RESISTENZA a Tomato Mosaic Virus
50.1 51.1 Razza 0
(*) (*) 1 assente
   9 presente
50.2 51.2 Razza 1
(*)
(*) 1 assente
   9 presente
50.3 51.3 Razza 2
(*) (*) 1 assente
   9 presente
50.4 51.4 Razza 1-2
(*) (*) 1 assente
   9 presente
 -- I caratteri qualitativi ordinali sono mutabili che, pur non facendo 
riferimento a valori numerici, assumono modalità logicamente 
sequenziali, in ordine crescente o decrescente (tabella n.1.3):
Tab. 1.3: Mutabili Ordinali
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE Codice ESPRESSIONE
4. 4. STELO: pigmentazione antocianica del terzo superiore
(+) (+) 1 assente o molto lieve
3 lieve
5 media
7 forte
   9 molto forte
6. 6. FOGLIA: portamento (sul terzo mediano della pianta)
3 semieretto
5 orizzontale
   7 semiprostrato
11. 11. FOGLIA: intensità del colore verde
3 lieve
5 media
   7 forte
12. 12. FOGLIA: brillantezza (come per 6)
3 lieve
5 media
   7 forte
13. 13. FOGLIA: bollosità (come per 6)
3 lieve
5 media
11
   7 forte
15. 15. FOGLIA: portamento del peziolo delle foglioline in rapporto
all’asse centrale (come per 6) 3 semieretto
5 orizzontale
   7 semiprostrato
%
% Tab. 1.3: Mutabili Ordinali  
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE Codice ESPRESSIONE
16. 16. INFIORESCENZA: tipo (2° e 3° mazzetto fiorale)
1 principalmente unipara
2 intermedia
    3 principalmente multipara
25. 25. FRUTTO: costolatura all'attacco peduncolare
1 assente o molto lieve
3 lieve
5 media
7 forte
   9 molto forte
27. 27. FRUTTO: depressione dell'attacco peduncolare
(+) (+) 1 assente o molto lieve
3 lieve
5 media
7 forte
   9 molto forte
30. 30. FRUTTO: forma dell'estremo distale
(+) (+) 1 depressa
2 da depressa ad appiattita
3 appiattita
4 da appiattito ad appuntita
   5 appuntita
35. 35. FRUTTO: estensione del colletto verde (come per 34)
3 piccola
5 media
   7 Grande
36. 36. FRUTTO: intensità del colore verde del colletto (come per 34)
3 chiaro
5 medio
   7 scuro
37. 37. FRUTTO: intensità del colore verde ante maturazione
3 lieve
5 media
   7 forte
40. 40. FRUTTO: compattezza
(+) (+) 1 molto molle
3 molle
5 media
7 compatta
   9 molto compatta
o Un carattere pseudo-qualitativo, o politomico nominale si ottiene 
quando l’intervallo di espressione è almeno parzialmente continuo, 
12
ma varia in più dimensioni piuttosto che in una (cioè: forma del 
frutto: ovale (1), ellittica (2), arrotondata (3), obovata (4)) e non può 
essere adeguatamente descritta dai due limiti inferiori e superiori di 
un intervallo lineare. Poiché si usa il termine pseudo-qualitativo, per 
identificare ogni stato individuale di espressione è necessario 
descrivere adeguatamente l’intervallo delle caratteristiche.
Tab. 1.4: Mutabili Politomiche  pseudo-qualitative
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE Codice ESPRESSIONE
24. 24. FRUTTO: forma in sezione longitudinale
(+) (+) 1 appiattita
2 lievemente appiattita
3 tondeggiante
4 rettangolare
5 cilindrica
6 ellittica
7 cuoriforme
8 obovata
9 ovata
10 piriforme
38. 38. FRUTTO: colore a maturazione
1 crema
2 giallo
3 arancio
4 rosa
5 rosso
   6 brunastro
39. 39. FRUTTO: colore della polpa (a maturazione)
1 crema
2 giallo
3 arancio
4 rosa
5 rosso
   6 brunastro
o Un carattere quantitativo, si definisce variabile e si distingue in 
discreto e continuo. Le variabili continue sono quelle capaci di 
assumere, in linea di principio, qualsiasi valore contenuto in un 
intervallo reale predefinito, quelle discrete no, per cui possono 
assumere al più un numero elencabile, numerabile di modalità, 
finito o infinito. Solo dopo un’opportuna elaborazione questi 
13
caratteri quantitativi potranno essere codificati in mutabili di tipo 
ordinale, le variabili continue sono elencate in tabella 1.5, le discrete 
in tabella n.1.6.
Tab. 1.5: Variabili continue
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE COD. ESPRESSIONE
Solo varietà ad accrescimento indeterminato
5. 5. STELO: lunghezza degli internodi (tra la 1
a
 e la 4
a
 infiorescenza)
(+) (+) 3 corti
5 medi
   7 lunghi
7. 7. FOGLIA: lunghezza
3 corta
5 media
   7 lunga
8. 8. FOGLIA: larghezza
3 stretta
5 media
   7 larga
10. 10. FOGLIA: taglia delle foglioline (nella parte centrale  della foglia)
(+) (+) 1 molto piccola
3 piccola
5 media
7 grande
   9 molto grande
14. 14. FOGLIA: taglia delle bolle (come per 6)
3 piccole
5 medie
   7 grandi
Solo varietà con asse di abscissione
21. 21. PEDUNCOLO: lunghezza (dal punto di abscissione al calice calice)
(+) (+) 3 corta
5 media
   7 lunga
22. 22. FRUTTO: taglia
1 molto piccola
3 piccola
5 media
7 grande
   9 molto grande
23. 23. FRUTTO: rapporto lunghezza/diametro
(+) (+) 1 molto basso
3 basso
5 medio
7 alto
   9 molto alto
28. 28. FRUTTO: taglia della cicatrice peduncolare
1 molto piccola
3 piccola
5 media
7 grande
   9 molto grande
29. 29. FRUTTO: taglia dell'attacco pistillare
1 molto piccola
3 piccola
5 media
7 grande
   9 molto grande
31. 31. FRUTTO: taglia del cuore in sezione trasversale 
 (in rapporto al diametro) 1 molto piccola
3 piccola
5 media
7 grande
   9 molto grande
%
14
%Tab. 1.5: Variabili continue
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE Codice ESPRESSIONE
32. 32. FRUTTO: spessore del pericarpo
3 fine
5 medio
   7 spesso
43. 44. FRUTTO: tenore in sostanza secca (a maturazione)
3 basso
5 medio
   7 alto
 
   
Tab. 1.6: Variabili discrete
CPVO 
N°
UPOV 
N°
CARATTERE Codice ESPRESSIONE
Solo varietà ad accrescimento determinato
3. 3. PIANTA: numero di infiorescenze sullo stelo principale 
(eliminati i getti laterali) 3 basso
5 medio
   7 alto
33. 33. FRUTTO: numero di logge
1 solo due
2 due e tre
3 tre e quattro
4 quattro, cinque e sei
   5 più di sei
41. 42.
EPOCA DI FIORITURA
3 precoce
5 medio
   7 tardiva
42. 43.
EPOCA DI MATURAZIONE
1 molto precoce
3 precoce
5 medio
7 tardiva
   9 molto tardiva
1.3 La scelta del metodo di osservazione 
L’espressione dei caratteri può essere osservata visivamente (V) o 
attraverso misure (M).
L’osservazione visiva (V) è un’osservazione fatta visivamente da 
parte degli esperti della coltura sotto test, generalmente chiamati “ispettori 
15