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Relazione tra rimozione di ozono a livello fogliare ed emissione di isoprenoidi nelle specie forestali Silvano Fares*, Juergen Wildt°, Francesco Loreto*

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Presentazione sul tema: "Relazione tra rimozione di ozono a livello fogliare ed emissione di isoprenoidi nelle specie forestali Silvano Fares*, Juergen Wildt°, Francesco Loreto*"— Transcript della presentazione:

1 Relazione tra rimozione di ozono a livello fogliare ed emissione di isoprenoidi nelle specie forestali Silvano Fares*, Juergen Wildt°, Francesco Loreto* Ozono e vegetazione: il contributo della ricerca italiana 24 Novembre 2006, San Piero a Grado, Pisa Centro Interdipartimentale Ricerche Agro-Ambientali Enrico Avanzi RETE INFORMATIVA SU OZONO E VEGETAZIONE *CNR –IBAF (Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale) ° Research Centre Jülich, Germany, Institute Phytosphere (ICG-III)

2 Introduzione Gli isoprenoidi hanno la capacità di rimuovere ozono e altre specie reattive nella cavità sottostomatica e la loro produzione aumenta in condizioni di stress ossidativi. La sintesi di isoprenoidi (isoprene e monoterpeni) può portare ad un utilizzo fino al 10% del carbonio fissato con la fotosintesi e rappresentare fino al 2% della GPP. L ozono è una molecola ossidante che causa seri danni alle piante. Si forma dalla fotolisi di NO 2 prodotto in larga parte da reazioni tra isoprenoidi e radicali OH.

3 Il metodo più sicuro per accertare il rischio da ozono per le piante (approccio di livello 2 – UNECE) è quello basato sul flusso stomatico di ozono e di conseguenza luptake stomatico delle foglie Diventa quindi essenziale conoscere leffettiva quantità di ozono catturata dalle foglie (uptake) e verificare se significative quantità di ozono vengono accumulate negli spazi intercellulari (O 3ci ) O 3 out O 3 uptake O 3ci Isoprenoidi Gli alberi hanno la capacità di rimuovere ozono attraverso processi stomatici (adsorbimento) e non (absorbimento) Introduzione

4 Determinare la quantità di ozono effettivamente assorbita dalla foglia (uptake) e correlare questo parametro con il danno fogliare Studiare la protezione da stress ossidativi conferita dalle emissioni di isoprenoidi volatili a livello fogliare Verificare la concentrazione intercellulare di ozono Obiettivi

5 Due sistemi di fumigazione 1110L Synthetic air+O 3 in O 3 in – O 3 out= uptake A, cuvette fogliari (CNR-IBAF) B, tank reactors (Forschungszentrum- Julich). Metodi

6 L uptake di ozono dipende dalla conduttanza stomatica Quercus ilex Misure effettuate variando le condizioni di luce (PAR mol m -2 s -1 ) e temperatura ( °C) Uptake di ozono – Sistemi A, B Populus nigra

7 Uptake di ozono – Sistema B Quercus ilex

8 Il flusso di ozono è strettamente correlato con landamento della conduttanza stomatica Populus alba Lemissione di isoprene aumenta in condizioni di alto ozono, così come i prodotti di ossidazione (metil-vinil-chetone e metacroleina) Uptake di ozono e emissione di isoprenoidi - Sistema B

9 I monoterpeni hanno un ruolo attivo nel rimuovere ozono No CO 2 > gs Ma Emissione di monoterpeni – 80% O 3 uptake – 20% Uptake di ozono e emissione di isoprenoidi - Sistema B Quercus ilex Uptake Conduttanza stomatica

10 Non emettitori di terpeni emettitori di terpeni piante non trattate piante fumigate con isoprene (3 ppm) piante trattate con fosmidomicina (no isoprenoidi) Uptake di ozono e emissione di terpeni Sistema A Gli isoprenoidi hanno un ruolo attivo nel rimuovere ozono Loreto and Fares, Plant Physiology, in press

11 Gli isoprenoidi (esogeni o endogeni) hanno ridotto il danno associato alla fumigazione con alto ozono 100 = % di danno da ozono su piante controllo (senza isoprenoidi) Isoprenoidi e protezione da ozono Sistema A Loreto and Fares, Plant Physiology, in press

12 Il flusso di ozono può essere calcolato nei 2 modi: O 3ci è stata calcolata risolvendo lequazione 2 considerando il flusso dellequazione 1 (1) (2) Legenda F = Flusso daria in cuvetta A L = Area fogliare D = coefficienti di diffusione = uptake Concentrazione intercellulare di ozono

13 Lapertura stomatica guida luptake di ozono agendo sulla concentrazione intercellulare di ozono Concentrazione intercellulare di ozono Populus nigra Quercus ilex

14 4 Populus nigra Quercus ilex Considerando il Ci dellozono si ha una riduzione di flusso anche del 50%, e leffetto si riscontra ad alta conduttanza stomatica Il calcolo della concentrazione intercellulare di ozono

15 Le piante hanno un ruolo attivo nellassorbire e rimuovere ozono principalmente per via stomatica Gli isoprenoidi conferiscono alle piante protezione dallozono, riducendone il danno ma aumentandone luptake Il rischio di danno da ozono deve quindi essere valutato tenendo conto delluptake legato alla detossificazione della molecola Esistono casi in cui il Ci per lozono e > 0. In questi casi il flusso stomatico e sensibilmente ridotto rispetto a quello calcolato per Ci = 0. Anche questo deve essere considerato nel valutare le relazioni tra uptake e danno da ozono RETE INFORMATIVA SU OZONO E VEGETAZIONE Conclusioni


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