Studi di meccanismi di tolleranza in essenze mediterranee

Analisi di una forma “anomala” di Silene nicaeensis e studi sui meccanismi di tolleranza in
specie psammofile.
Premessa - Le specie psammofile sono quelle entità che colonizzano la zona dunale, posta a ridosso
delle spiagge. I litorali costieri sono caratterizzati infatti da fasce vegetazionali che costituiscono le
psammoserie, perché rappresentate in prevalenza da piante psammofile (piante adattate a terreni
sabbiosi).
La tipica vegetazione costiera psammofila è costituita da specie adattate a severe
condizioni di insolazioni, a forti escursioni termiche e a salinità più o meno elevate. Nelle nostre
regioni la maggior parte di questi habitat sono ridotti e degradati: il litorale costiero e sabbioso
rappresenta infatti un habitat in pericolo di regressione per l'elevata pressione antropica e per
l'erosione costiera.
Questi stessi habitat sono, invece, stabilizzati a livello delle dune, da specie vegetali quali l'Eringio
marino (Erygium maritimum), la Rughetta marina (Cakile marittima), il Pancrazio (Pancratium
maritimum), la Pastinaca marina (Echinofora spinosa), la Cineraria (Senecio cineraria).
Di recente nel nostro Laboratorio è stata studiata una pianta psammofila appartenente alla
famiglia delle Carofillacee, la Silene nicaeensis. Tale pianta è presente nella zona della Sibaritide,
nell'oasi naturalistica della foce del fiume Crati. La Silene nicaeensis, detta anche Silene Nizzarda, è
una pianta dicotiledone ermafrodita che può raggiungere l'altezza di 60 cm. Appartiene al genere
Silene, uno dei generi con il maggior numero di specie della famiglia delle Carofillacee. Il genere
Silene include circa 500 specie ampiamente distribuite nelle regioni settentrionali temperate ma
particolarmente abbondanti nei paesi del Mediterraneo orientale. La maggior parte delle specie
annuali di Silene è costituita da piante erbacee che infestano i terreni coltivati e moltissime specie
perenni crescono nella sabbia o nei terreni sabbiosi; parecchie, invece, vengono coltivate come
piante da giardino(Cuffaro et al.,1983).
Il nostro interesse per tale pianta è nato dal rinvenimento, nella zona della foce del Crati
(Spiaggia di Thurio) di individui di Silene nicaeensis normali (wild type) e di esemplari
caratterizzati da un fenotipo mutato. Il fenotipo mutato presenta, rispetto al wt, alterazioni
morfologiche quali: accorciamento degli internodi, dimensioni ridotte delle foglie, alterazioni nella
morfogenesi fiorale con verticilli di foglie che sostituiscono il calice e corolla (fillodia fiorale),
stami totalmente assenti e/o presenti in numero di 5, raramente 10, ovario sostituito da un verticillo
di foglie libere o, se presente, contenente un verticillo di foglie ridotte. Tutte queste alterazioni a
carico del fenotipo mutato lasciano supporre una errata espressione di geni coinvolti nel
mantenimento del meristema e nella morfogenesi fiorale (geni omeotici) ( Hake et al., 2004).
Obiettivi - Il progetto si propone i seguenti obiettivi: i) studiare da un punto di vista citoistologico gli individui di Silene nicaeensis normali vs mutanti per caratterizzarne le differenze e le
alterazioni instauratesi nel processo morfogenetico; ii) individuare le eventuali cause di tali
mutazioni (es. la presenza di fitoplasmi) e determinare, a livello molecolare gli eventuali geni
omeotici coinvolti; iii) comprendere la fisiologia generale di questa pianta (e/o di altre entità
psammofile) indagando, in particolare, sui meccanismi che sono alla base della tolleranza allo
stress.
Quest'ultimo obiettivo si prefigge di focalizzare l'attenzione su un gruppo di molecole, quello delle
Metallotioneine (Mts). Le Mts sono peptidi ubiquitari (presenti sia
negli Eucarioti che nei
Procarioti), a basso peso molecolare e con domini ricchi di cisteina che legano con alta affinità ioni
metallici. Numerose evidenze in letteratura riportano come le Mts siano coinvolte sia nei
meccanismi di risposta generale allo stress, ma anche e soprattutto nella tolleranza e
detossificazione da metalli pesanti (reviewed in Cobbett and Goldsbrough, 2002).
L'identificazione di questo gruppo di molecole in Silene nicaeensis appare interessante per il fatto
che questa pianta vive in una zona costiera e prospiciente alla foce del Crati, dove eventuali
inquinanti, tra cui anche metalli pesanti, possono essere facilmente drenati e riversati a mare.
Risultati - Lo studio proposto consentirà di individuare le eventuali cause dell’insorgenza dei
fenotipi mutati di S. nicaeensis e di comprendere la fisiologia di questa pianta adattata a vivere
naturalmente in ambienti estremi (dune). Inoltre gli studi riguardanti i meccanismi coinvolti nella
tolleranza allo stress e alla presenza di metalli pesanti e/o al loro iperaccumulo, potranno fornire
indicazioni utili all'individuazione di specie e/o genotipi tolleranti da impegnare nella tutela e
salvaguardia dell'ambiente costiero dunale. Gli stessi studi contribuiranno ad ampliare le
conoscenze di base utili in interventi di bonifica e di ripristino in zone costiere particolarmente
inquinate (fitorimedio).
I risultati raggiunti nel corso della ricerca proposta saranno divulgati e messi a disposizione della
comunità scientifica attraverso pubblicazioni scientifiche su riviste nazionali e/o internazionali.
Bibliografia.
-
Cobbett C and Goldsbrough P, 2002. Phytochelatins and Metallothioneins: roles in heavy metal
detoxification and homeostasis. Ann.Rev.Plant.Biol.53,159-182.
-
Cuffaro M and Sbaffi L, 1983. Genere Silene in: Enciclopedia Agraria Italiana. Ramo
editoriale degli agircoltori 11:501-502.
-
Sarah Hake, Harley M.S. Smith, Hans Holtan, Enrico Magnani, Giovanni Mele and Julio
Ramirez; The role
of Knox genes in Plant development. Annu.Rev.Cell Dev.Biol.
2004.20:125-151.
Rende lì 03/03/2006
Il Proponente
Dr.ssa Rosalba Carè
Per presa visione
Il Direttore del Dipartimento
Prof.ssa M.B.Bitonti