Manta, 18 novembre 2016
Direzione Agricoltura
Settore Fitosanitario Regionale
La risposta della pianta ai
fattori di stress idricoambientali
Laura Bardi
CREA - Consiglio per la Ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria
Chiara Morone
Regione Piemonte, Direzione Agricoltura – Settore Fitosanitario
Perchè non si può fare più come si è sempre fatto
mm di pioggia annuali _ non
eccezionali
Precipitazioni annuali in mm (2000 - 2016) - LAGNASCO
1400
1233
1181
1200
1000
991
953
968
955
848
839
835
817
800
698
674
622
600
617
535
574
641
545
400
200
0
mm
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
MEDIA
953
535
1233
622
617
574
674
545
991
968
955
839
698
848
1181
835
641
817
Perchè non si può fare più come si è sempre fatto
mm di pioggia per mesi estivi_ verde e viola
svettano
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
GIUGNO
LUGLIO
2012
AGOSTO
2013
2014
2015
SETTEMBRE
2016
Media
2000 - 2012
OTTOBRE
25/09/2016
18/09/2016
11/09/2016
04/09/2016
28/08/2016
21/08/2016
14/08/2016
07/08/2016
31/07/2016
24/07/2016
17/07/2016
10/07/2016
03/07/2016
26/06/2016
19/06/2016
12/06/2016
05/06/2016
29/05/2016
22/05/2016
15/05/2016
08/05/2016
01/05/2016
Perchè non si può fare più come si è sempre fatto
°t max 2016_non eccezionali
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Perchè non si può fare più come si è sempre fatto
N° di giorni con scarti termici di
oltre 18°_2016 eccezionale
2012 2013 2014 2015 2016
N° giorni con scarto
di temp > 18 °C
(maggio - settembre)
23
2
16
18
45
CAMBIAMENTI CLIMATICI
Effetti sugli equilibri dei rapporti
suolo/pianta/microrganismi
Inoculation capacity
Biofilm capacity
Hormones biosynthesis (IAA, ET, JA, etc.)
Enzymes release (ACC deam., phosphatases, etc.)
VOCs
Root morphology
Root exudates
(amino acids)
PLANT
Root exudates
(H+, ectoenzymes)
MICROORGANISMS
Chemical signalling
(Flavonoids, Lactones
rosmarinic ac, NOD factors)
Texture
pH
Organic matter
Mineral composition
Redox potenzial
Microrg. population turnover
QS
Mesofauna (grazing organisms)
SOIL
Riscaldamento
Stress idrico
Aumento CO2
ABIOTIC STRESSES
Water and nutrients availability
Temperature, O2, Pollutants
(Bardi and Malusà, 2012)
ARIA
Temperatura
Umidità
CO2
SUOLO
Temperatura
Tensione idrica
Microrganismi
Bosco et al., 2008
PIANTA
Parte aerea
STOMI
Regolano la
TRASPIRAZIONE
e la
FOTOSINTESI
Taiz & Zeiger 2006
dalla traspirazione dipendono l’assorbimento dell’acqua dalle
radici e la regolazione della temperatura delle foglie
PIANTA
Radice
SUBERINA
l’acqua è
costretta a
passare
attraverso le
membrane
cellulari
ACQUAPORINE
Taiz & Zeiger 2006
in sommersione le acquaporine si chiudono
=
RADICI MOLTO MENO PERMEABILI ALL’ACQUA
PIANTA
Equilibri ormonali
PERMANE
ANCHE SE SI
FORNISCE
ACQUA DOPO
UNA CARENZA
IDRICA
ACIDO ABSCISSICO (ABA) = ormone dello stress
Chiusura stomi
Abscissione foglie
Senescenza
Inibizione crescita
Caduta precoce fiori/frutti
Rizogenesi da siccità
STATO IDRICO OTTIMALE:
basse concentrazioni ABA
crescita radici e germoglio
no sintesi etilene
STRESS IDRICO:
alte concentrazioni ABA
no crescita germoglio
aumento etilene
rizogenesi (inibizione etilene in loco)
Matta e Pennazio
1984
PIANTA
Equilibri ormonali
RISPOSTA A CARENZA IDRICA (SIMILE A ECCESSO)
Acido abscissico
Etilene
Auxine
Gibberelline
Citochinine
ALTERAZIONE DEL BILANCIO CITOCHININE/ABA
BLOCCO DELLA CRESCITA
POSSIBILI EFFETTI DI TRATTAMENTI (E SQUILIBRI) ORMONALI
Rapporto Auxine/citochinine:
basso = sviluppo a favore delle parti aeree
(apparato radicale ridotto)
alto = sviluppo a favore dell’apparato radicale
(apparato radicale ben sviluppato)
ADATTAMENTO A STATI PROLUNGATI DI CARENZA/ECCESSO:
Aumento concentrazione sostanze protettive (betaine, prolina….)
Cutinizzazione-suberificazione
Ispessimento fogliare
Ispessimento pareti cellulari
Pelosità
Aumento dimensione e fittezza delle nervature
Minor fruttificazione
Senescenza, ingiallimento, avvizzimento, filloptosi
SUOLO
L’ASSORBIMENTO DALLA RADICE DIPENDE DALLA TENSIONE IDRICA
• Tessitura
• Contenuto in sostanza
organica
• Fertilità biologica
Taiz & Zeiger 2006
L’ARIA NEI MACROPORI E’ INDISPENSABILE PER LA
RESPIRAZIONE DELLE RADICI E PER LA VITALITA’ ED
ATTIVITA’ DEI MICRORGANISMI
Radici delle piante
+
Funghi micorrizici
(ifosfera)
+
Altri microrganismi
Bosco et al., 2008
WOOD WIDE WEB
Batteri
“mycorrhizal
helper”
Lieviti
Funghi
…
Micorriza = Simbiosi mutualistica fungo-pianta
MICRORGANISMI: PROTEZIONE DA
STRESS IDRICI
Batteri
FUNGHI MICORRIZICI
Maggior assimilazione dei nutrienti
Maggior assimilazione dei nutrienti
Riduzione della concentrazione di
etilene
Assorbimento e traslocazione di acqua
Produzione di fitormoni (AUXINE)
Risposta fisiologica della pianta
Attività enzimatiche
Struttura del suolo
polisaccaridi
Risposta fisiologica della pianta
Acquaporine
Conduttanza stomatica
Potenziale osmotico fogliare
Attività enzimatiche
Struttura del suolo
Rete di ife
glomalina
16
Azione sulla struttura del suolo
Protezione dall’erosione
Miglior ritenzione idrica
(Barrios, 2007)
17
TENSIONE IDRICA DEL SUOLO
MAIS IN ASCIUTTA
MAIS IRRIGUO
RISPOSTA FISIOLOGICA DELLA PIANTA
Conduttanza stomatica
Fase di stress
(2010)
Conduttanza stomatica
0,14
0,12
0,1
0,08
M1
M0
0,06
0,04
0,02
0
PSR
MT
19
Grazie per l’attenzione
[email protected]
20
