stress salino e nutrizione azotata in plantule di grano duro

STRESS SALINO E NUTRIZIONE AZOTATA IN PLANTULE DI GRANO DURO
F. Nacca, P. Carillo, G. Mastrolonardo, C. Cozzolino, A. Fuggi
Dipartimento di Scienze della Vita, Seconda Università di Napoli
Via Vivaldi 43, 81100 Caserta, ITALY
La salinità è uno dei più diffusi stress ambientali che limita la produttività delle piante. Essa
influenza molti aspetti del metabolismo della pianta producendo alterazioni fisio-morfologiche
che si risolvono nella riduzione della crescita. La salinità, infatti, influenza l’allocazione degli
assimilati, l’assorbimento dei nutrienti, il potenziale idrico e reazioni biochimiche specifiche.
In questo lavoro è stato condotto uno studio integrato degli effetti dello stress salino nel grano
duro nei primi stadi di sviluppo (fino a 20 giorni dalla germinazione), periodo in cui la specie
è particolarmente sensibile. Le plantule erano coltivate in coltura idroponica in cella climatica
ed in condizioni controllate di luce, umidità e temperatura in diverse condizioni di nutrizione
azotata. Lo stress salino era imposto aggiungendo alla soluzione nutritiva NaCl ad una
concentrazione di 100 mM. Dopo 10 giorni di trattamento con sale sono stati valutati
comparativamente rispetto a piante non trattate crescita, fotosintesi, respirazione e potenziale
idrico. Su campioni di foglie e radici sono stati determinati: il contenuto di ioni K+, Cl-, Na+ e
NO3-, amminoacidi liberi, glicina betaina, pigmenti fotosintetici, nonché amido, saccarosio,
glucosio e fruttosio. Sono state anche determinate l’espressione e l’attività della nitrato
riduttasi e di altri enzimi coinvolti nell’assimilazione dell’azoto.
Per quanto riguarda la nutrizione azotata è stata messa in evidenza la competizione tra NO3e Cl- sia a livello di assorbimento sia di regolazione della nitrato riduttasi. La fotosintesi era
fortemente inibita non tanto per alterazioni dell’apparato fotosintetico, ma per la limitazione
del flusso di CO2 dovuto all’aumento di resistenza degli stomi e del mesofillo, come
evidenziato dall’aumento degli amminoacidi coinvolti nella fotorespirazione. Il potenziale
idrico delle foglie diventava più negativo in accordo con l’aumento della concentrazione di
Na+ e Cl-. Il generale aumento della concentrazione degli amminoacidi liberi in condizioni di
alto nitrato e salinità, in particolare di prolina, nonché di glicina betaina, negli organuli
cellulari, era in accordo con l’accumulo di Na+ e Cl- nei vacuoli per bilanciare il potenziale
idrico. L’aumento di respirazione nelle foglie di piante trattate era indice del maggiore costo
energetico per la compartimentazione del sale nel vacuolo.
Le analisi condotte su foglie a diverso stadio di sviluppo mostravano concentrazioni più
elevate di sale nelle foglie ontogeneticamente più vecchie, in accordo con la necessità di
limitare lo stress nelle zone di accrescimento. Infatti in esse si raggiungeva il potenziale
idrico più negativo, la più forte inibizione della fotosintesi ed il maggior incremento della
respirazione. Anche i livelli di osmoliti compatibili raggiungevano concentrazioni più elevate
in accordo con una loro maggiore richiesta per bilanciare l’accumulo di sali nei vacuoli.
Inoltre, essi non erano distribuiti uniformemente nelle foglie: la glicina betaina era sintetizzata
essenzialmente nelle foglie giovani, mentre la prolina nelle foglie mature.
Negli esperimenti volti a simulare l’eterogeneità spaziale del suolo è stato evidenziato che
le plantule di grano mettono in atto un meccanismo di “salt avoidance” come prima risposta
allo stress salino, e, pertanto, in un ambiente eterogeneo come il suolo, in cui la
concentrazione di sale nella soluzione circolante può essere estremamente variabile
spazialmente e temporalmente, la pianta tende a far crescere le radici nelle porzioni di suolo in
cui la concentrazione di sale è più bassa.
Il lavoro è stato finanziato dalla Seconda Università di Napoli
dell’Istruzione, Università e Ricerca.
e dal Ministero
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