Stress abiotici e trattamenti ultra-diluiti: effetti fisiologici e molecolari sulla crescita in vitro di frumento
Abiotic stresses and ultrahigh diluted traetments: physiological and molecular effects on in vitro wheat growth
Creators: name: Bregola, Valeria <1984>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2015
Subjects: AGR/12 Patologia vegetale

description: Gli stress abiotici determinando modificazioni a livello fisiologico, biochimico e molecolare delle piante, costituiscono una delle principali limitazioni per la produzione agricola mondiale. Nel 2007 la FAO ha stimato come solamente il 3,5% della superficie mondiale non sia sottoposta a stress abiotici. 
Il modello agro-industriale degli ultimi cinquant'anni, oltre ad avere contribuito allo sviluppo economico dell'Europa, è stato anche causa di inquinamento di acqua, aria e suolo, mediante uno sfruttamento indiscriminato delle risorse naturali. L'arsenico in particolare, naturalmente presente nell'ambiente e rilasciato dalle attività antropiche, desta particolare preoccupazione a causa dell'ampia distribuzione come contaminante ambientale e per gli effetti di fitotossicità provocati. In tale contesto, la diffusione di sistemi agricoli a basso impatto rappresenta una importante risorsa per rispondere all'emergenza del cambiamento climatico che negli anni a venire  sottoporrà una superficie agricola sempre maggiore a stress di natura abiotica. 
Nello studio condotto è stato utilizzato uno stabile modello di crescita in vitro per valutare l'efficacia di preparati ultra diluiti (PUD), che non contenendo molecole chimiche di sintesi ben si adattano a sistemi agricoli sostenibili, su semi di frumento preventivamente sottoposti a stress sub-letale da arsenico. Sono state quindi condotte valutazioni sia a livello morfometrico (germinazione, lunghezza di germogli e radici) che molecolare (espressione genica valutata mediante analisi microarray, con validazione tramite Real-Time PCR) arricchendo la letteratura esistente di interessanti risultati. In particolare è stato osservato come lo stress da arsenico, determini una minore vigoria di coleptile e radici e a livello molecolare induca l'attivazione di pathways metabolici per proteggere e difendere le cellule vegetali dai danni derivanti dallo stress; mentre il PUD in esame (As 45x), nel sistema stressato ha indotto un recupero nella vigoria di germoglio e radici e livelli di espressione genica simili a quelli riscontrati nel controllo suggerendo un effetto "riequilibrante" del metabolismo vegetale.
description: The unquestionable importance of abiotic stresses to world agriculture is demonstrated by the fact that altogether abiotic factors provide the major limitation to crop production worldwide. A 2007 FAO report stated that only 3.5% of the global land area is not affected by environmental stresses and that climate change will increase areas characterized by abiotic stresses. 
The agro-industrial model that enriched European population in the last fifty years, however has resulted in irreversible contamination of water, air and soil. In particular arsenic is a toxic metalloid widely disseminated in the environmental as a consequence of natural processes and anthropic activities, that causes global concern for health and environmental hazards. Within this context, sustainable farming systems and the use of organic treatments such as ultrahigh diluted treatments (PUD) could be important tools of mitigating the effects of climate change. The objective of the present study was to test the biological effect of PUD As45x on wheat seedling poisoned with a sub-letal dose of arsenic, using an in vitro plant system. The evaluation of the arsenic toxicity and the effectiveness of As45x was conducted through biometric measurements and molecular analyses (microarray and Real-Time PCR). The results provided evidence for a strong gene modulating effect of arsenic, upregulating molecular pathways involved in cellular protection and defense from oxidative stress. It was also observed a reduction in the length of shoots and roots. Inversely in seedlings grown from poisoned seeds and treated with PUD, a recovery of coleoptiles and roots vigor was detected together with a massive reduction of gene expression levels to values comparable to those of the control group. A plausible hypothesis is that PUD induced a reequilibration of those genes that were upregulated during arsenic stress by bringing the expression levels closer to the basal levels normally occurring in control plants.