Interazione pianta-ambiente

Gruppo di lavoro

• Prof.ssa Gabriella Stefania Scippa (Università degli Studi del Molise);
• Prof. Claudio Caprari (Università degli Studi del Molise);
• Dott.ssa Gabriella Sferra (Università degli Studi del Molise);
• Dott.ssa Anastazjia Dimitrova (Università degli Studi del Molise);
• Dott.ssa Hira Sayedda Hassan (Università degli Studi del Molise);
• Dott. Mohamed Kouhen (Università degli Studi del Molise);
• Dott.ssa Giorgia Del Cioppo (Università degli Studi del Molise).

Collaborazione con gruppi di ricerca di altri Atenei/Enti nazionali ed internazionali

• Prof. Antonello Montagnoli, dell’Università degli Studi dell’Insubria, per lo studio della biologia della radice in struttura secondaria;
• Dott. Andrea Scaloni, ISPAAM-CNR di Napoli, per il supporto al sequenziamento proteico mediante spettrometria di massa;
• Prof. Victor Busov, della Michigan Technological University (Michigan, USA), per lo studio e la caratterizzazione (molecolare e fenotipica) di geni coinvolti nell’emissione di radici laterali da piante legnose;
• Prof. Domenico Morabito, della Université d’Orléans (Orleans, FRANCIA), per lo studio e la comprensione dei meccanismi molecolari e fisiologici coinvolti nella risposta di piante a stress da metalli pesanti e/o biochar;
• Prof. Mauro Marra, del Dipartimento di Biologia dell’Università di Roma ‘Tor Vergata’, per la caratterizzazione dei profili ormonali di specie d’interesse agronomico e forestale;
• Prof. Luca Sebastiani, dell’Istituto di Scienze della Vita della Scuola Superiore del Sant’Anna di Pisa, per la caratterizzazione molecolare della risposta di specie forestali al trattamento con metalli pesanti;
• IBIMET-CNR, Istituto di Biometeorologia – Consiglio Nazionale delle Ricerche di Firenze (per la comprensione degli effetti del biochar sulla fisiologia di piante d’interesse agronomico e forestale);
• Prof. Nabil Ben Youssef del Centre de Biotechnologie de Borj Cédria (CBBC; TUNISIA) per lo studio e la comprensione dei meccanismi molecolari e fisiologici coinvolti nella risposta di Olea europaea a stress idrico e salino;
• Prof.ssa Karin Ljung, del Centro di eccellenza Plant Science dell’Università di Umea (Svezia), per lo studio dei meccanismi molecolari coinvolti nello sviluppo della radice;
• Dott. Massimiliano Corso IJPB, Université Paris-Saclay, INRAE-Versailles (FRANCE) per il supporto alle indagini metabolomiche.

Descrizione

Gli ambiti di ricerca, di base e applicata, si riferiscono prevalentemente allo studio, a vari livelli, delle interazioni tra gli organismi vegetali e le componenti abiotiche dell’ambiente. L’obiettivo prioritario di questi studi è quello di comprendere quali sono i meccanismi che regolano la risposta di specie, coltivate e spontanee, dell’ambiente mediterraneo e piante modello a condizioni di stress abiotico, quali lo stress idrico, salino, stress meccanico e da metalli pesanti. Tali condizioni si riscontrano molto frequentemente in ambiente mediterraneo e influenzano significativamente lo sviluppo, la diffusione e distribuzione delle piante. L’approccio di indagine utilizzato è multidisciplinare e condotto su sistemi modello, cellule isolate e piante intere.

Il filone di ricerca sullo stress meccanico è perseguito da oltre 20 anni, a diverse scale di dettaglio (organo-tessuto), principalmente su piante modello (Populus spp. e Arabidopsis thaliana), al fine di decifrare i meccanismi molecolari alla base della formazione delle radici laterali e del legno di reazione e quindi del corretto sviluppo radicale.

 Le ricerche sullo stress idrico e salino sono finalizzate alla comprensione dei meccanismi alla base della maggiore sensibilità/tolleranza di alcune specie d’interesse agro-alimentare (Phaseolus vulgaris, Lens culinaris, Cicer arietum, Olea europaea) a tali condizioni, sempre più frequentemente riscontrate nel bacino del Mediterraneo.

Le ricerche nell’ambito del fitorimedio, condotte in stretta collaborazione con l’Università di Orleans, sono incentrate, invece, sullo studio dell’utilizzo/effetto combinato di piante (iperaccumulatrici o stabilizzatrici) e rizobatteri metallo-resistenti o fertilizzanti/ammendanti (compost, biochar, solfato di ferro, ecc) nella stabilizzazione/decontaminazione di siti inquinati da metalli pesanti.

L’approccio olistico delle scienze “omiche”, corredato da metodi di indagine morfo-anatomici e modellistico-computazionali, viene privilegiato per affrontare tali problematiche nella loro complessità ed interezza. Inoltre, intercettando le più evolute esigenze della ricerca scientifica applicata, negli ultimi mesi, le attività sono state indirizzate verso l’individuazione di tecniche innovative ed automatiche (machine learning) per l’analisi e il monitoraggio dello stato di salute/della risposta delle piante a differenti condizioni ambientali.

Impatto

I risultati finora ottenuti dalle ricerche di base hanno contribuito ad ampliare le conoscenze sui complessi meccanismi utilizzati dagli organismi vegetali per percepire e rispondere a condizioni ambientali avverse. Nelle radici legnose, si è evidenziato che la risposta allo stress meccanico attiva un complesso network in cui sono coinvolti ormoni (auxine, gibberelline, acido abscissico ed etilene), miRNAs e proteine con differenti funzioni (fattori di trascrizione, regolatori delle vie di segnalazione, enzimi). Tale network, modulato nel tempo e nello spazio, porta alla formazione del legno di reazione e delle radici laterali, a seconda delle intensità delle forze meccaniche di tensione e compressione a cui la radice è sottoposta nelle diverse zone.

Le ricerche sulla risposta delle piante ai metalli pesanti, in presenza di biochar, hanno evidenziato che le possibili applicazioni nell’ambito del fitorimedio dipendono dalla specie, dalle caratteristiche fisico-chimiche del suolo e dalla tipologia di biochar.

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