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PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
PIANTE ARBOREE; NUTRIZIONE FERRICA; CLOROSI FERRICA; RISPOSTE ADATTATIVE; STRESS OSSIDATIVO; FITOSIDEROFORI; SOSTANZE UMICHE

MECCANISMI BIOCHIMICI E MOLECOLARI COINVOLTI NELL'ACQUISIZIONE E NEL TRASPORTO DEL FERRO IN PIANTE ARBOREE DA FRUTTO

Università degli Studi di Milano
Abstract
Il Fe è un micronutriente essenziale per le piante in quanto esplica la sua funzione nei principali processi metabolici ossido-riduttivi attraverso i citocromi e le Fe-S proteine (catena di trasporto degli elettroni mitocondriale e cloroplastica), in enzimi coinvolti nel prevenire e limitare danni ossidativi e nella biosintesi della clorofilla. Pur essendo il quarto elemento più rappresentato nella crosta terrestre, la sua disponibilità è fortemente limitata e condizionata da fattori ambientali (pH, potenziale redox, presenza di bicarbonato). La presenza nella rizosfera di ligandi organici, come acidi fulvici e siderofori di origine microbica e vegetale, ne possono invece incrementare la solubilità formando complessi che rappresentano la forma predominante di Fe disponibile per le piante. L'inadeguata disponibilità di Fe assimilabile determina il tipico ingiallimento internervale delle giovani foglie (clorosi ferrica) che si ripercuote in una drastica diminuzione dell'attività fotosintetica e di conseguenza della produzione di biomassa. In Italia, soffrono per clorosi ferrica molte specie di interesse agrario, specialmente quelle arboree da frutto, coltivate in terreni calcarei. Ciò si traduce in un forte calo delle rese e della qualità del prodotto finale. La prevenzione e la cura della clorosi ferrica viene affidata a pratiche agronomiche, ricorrendo alla somministrazione di Fe-chelati alla radice o per via fogliare e/o all'impiego di cultivar o portainnesti tolleranti >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Graziano ZOCCHI Università degli Studi di MILANO
Obiettivo del Programma di Ricerca
La ricerca proposta intende approfondire lo studio dei meccanismi di acquisizione del Fe e delle modificazioni fisiologiche e biochimiche indotte dalla ristretta disponibilità del nutriente, al fine di individuare fattori intrinseci ed estrinseci capaci di determinare un efficiente approvvigionamento dello ione nelle piante arboree da frutto. Utilizzando specie arboree diverse e genotipi caratterizzati da un diverso grado di tolleranza alla Fe-carenza, ci si prefigge di aumentare la conoscenza delle basi fisiologiche, biochimiche e molecolari dell'adattamento allo stress nutrizionale e a condizioni ambientali sfavorevoli. Studi condotti principalmente su piante erbacee annuali hanno permesso di individuare i principali meccanismi ed evidenziare specifiche strategie di acquisizione del Fe nei vegetali; tuttavia non appaiono ancora del tutto chiariti i rapporti causali tra modificazioni metaboliche e morfologiche da una parte ed entità della risposta fisiologica dall'altra, per cui permane l'incertezza nell'attribuire a precisi meccanismi biochimici la differente efficienza nella nutrizione ferrica osservata tra i genotipi delle piante coltivate. Le piante arboree da frutto, pur essendo tra i vegetali più sensibili alla clorosi ferrica, specialmente negli ambienti mediterranei, sono state oggetto di studi piuttosto limitati e i risultati sono inadeguati a fornire parametri utilizzabili per il miglioramento genetico.
Con questo progetto si cercherà quindi di effettuare >>>

Risultati parziali attesi
I risultati ottenuti consentiranno di aumentare le conoscenze sugli aspetti fisiologici, biochimici e molecolari dell'acquisizione del Fe in specie arboree. Sarà inoltre possibile individuare le modalità con cui le piante arboree beneficiano della consociazione con graminacee da inerbimento nei processi di acquisizione del Fe, considerando contestualmente anche il contributo che al fenomeno può essere apportato da altre componenti organiche del terreno capaci di influenzare la disponibilità del micronutriente, quali i siderofori microbici e le molecole umiche. Questo approccio potrà anche fornire indicazioni per la messa a punto di pratiche agronomiche eco-compatibili in grado di limitare l'instaurarsi di situazione di stress da Fe-carenza negli impianti di specie da frutto.
Acquisizione di un complesso di informazioni sulle risposte adattative alla Fe-carenza (attività della H+-ATPasi e della Fe(III)-chelato riduttasi di membrana, metabolismo energetico, trasportatori a bassa e alta affinità) e sull'espressione di alcuni enzimi e di alcune vie metaboliche chiave implicate nella risposta a condizioni inducenti lo stress. Caratterizzazione della dinamica di assorbimento e traslocazione, mediante analisi morfologiche, fisiologiche e biochimiche, in condizioni induttive dello stress, nei diversi organi delle specie in esame. Valutazione dell'impiego dell'espressione di geni come marcatori funzionali per lo screening di genotipi tolleranti. Evidenziare le correlazioni >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il ferro è micronutriente essenziale per la crescita e lo sviluppo delle piante. La capacità di subire cambiamenti nel suo stato di ossidoriduzione (FeII/FeIII) e di formare complessi con numerosi ligandi contenenti O, N, e S, conferisce a questo elemento un ruolo rilevante nei principali sistemi redox, quali le catene di trasporto di elettroni mitocondriale e cloroplastico (Marschner, 1995). Il Fe è inoltre indispensabile sia per la biosintesi della clorofilla che per la stabilità delle mambrane tilacoidali; è stato dimostrato come la maggior parte di questo elemento sia localizzato nei cloroplasti a livello delle lamelle tilacoidali e dello stroma (Terry and Abadia, 1986). La concentrazione del Fe deve essere finemente controllata all'interno della pianta in quanto sia Fe(II) che Fe(III) possono favorire la formazione di radicali ossidrilici, che sono tra i più potenti ossidanti conosciuti.
In natura le piante si trovano frequentemente a dover affrontare situazioni di ridotta disponibilità del nutriente nel terreno. Il Fe, infatti, pur essendo il quarto elemento presente nella crosta terrestre, si trova nel suolo principalmente sottoforma di polimeri di ossi-idrossidi scarsamente solubili (es. ferridrite, ematite). Inoltre, valori di pH alcalini e la presenza di elevate concentrazioni di bicarbonato in ambiente ossidante influenzano negativamente la solubilità del Fe (Loeppert et al., 1994), mentre la presenza di leganti organici, quali acidi fulvici e siderofori >>>