Landi, Simone (2016) Variazioni fisiologiche, biochimiche e trascrittomiche per l'adattamento allo stress idrico in pomodoro. [Tesi di dottorato]

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La siccità è lo stress ambientale che limita maggiormente la crescita e la produttività delle piante. La capacità delle piante di tollerare la carenza idrica è un aspetto cruciale per la produttività agricola a livello mondiale; infatti Il mantenimento di standard produttivi elevati anche in condizioni di stress idrico è un obiettivo prioritario e urgente anche considerando i cambiamenti climatici, l’aumento delle regioni aride e della disponibilità d’acqua che già rappresenta una risorsa limitante l’agricoltura. Il pomodoro (Solanum lycopersicum) è una delle principali specie coltivate nel bacino del Mediterraneo, soprattutto nel Sud Italia dove è soggetto a diversi stress ambientali e necessita di un continuo input idrico per garantire elevate rese produttive e qualità dei frutti. Tra le collezioni di germoplasma italiano, sono presenti diversi ecotipi locali adattati a condizioni di siccità le cui potenzialità come fonte di alleli superiori non sono state mai pienamente utilizzate per sviluppare nuove varietà tolleranti. Per studiare la complessità degli eventi molecolari che si verificano in risposta allo stress idrico, è stato utilizzato un approccio integrato in cui sono stati valutati parametri fisiologici e biochimici insieme a uno studio del trascrittoma in diverse landraces della regione Campania. Piante di pomodoro sono state allevate in serra e in campo e sottoposte a condizioni di stress idrico prolungate per una caratterizzazione biochimica, fisiologica, molecolare, qualitativa dei frutti e della produttività. In particolare due ecotipi (Crovarese e Lucariello) sono stati selezionati per un approccio RNA-sequencing per identificare i geni di risposta allo stress idrico coinvolti nei meccanismi di adattamento. Sono stati identificati 2851 e 1867 geni up-regolati e 4000 e 2642 geni down- regolati in condizioni di stress, in Crovarese e Lucariello rispettivamente. Molti geni sono risultati essere differenzialmente espressi in entrambi i genotipi (1419 geni up- e 2297 geni down-regolati). L’analisi di arricchimento Gene Ontology (GO) sui geni differenzialmente espressi ha permesso di identificare i principali processi regolati in risposta allo stress idrico. Tra questi il pathway della fotosintesi, la famiglia delle proteine LEA e la regolazione dell’organizzazione della parete cellulare, sono stati selezionati per un ulteriore approfondimento a livello bioinformatico. Parallelamente è stata sviluppata una linea di ricerca focalizzata sulla caratterizzazione a livello biochimico e molecolare della Glucosio-6-fosfato-deidrogenasi (G6PDH, EC.1.1.1.49) di pomodoro in risposta a carenza idrica. I risultati hanno evidenziato un significativo aumento dell’attività enzimatica totale, e dei livelli proteici e di espressione della G6PDH citosolica (cy-G6PDH) in risposta a condizioni di stress. Lo studio ha mostrato per la prima volta in pomodoro il ruolo di questo enzima nella risposta al deficit idrico per la fornitura di potere riducente per contrastare l’effetto ossidativo dei ROS.

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