Lucia Guidia, Marco Landia, Alberto Pardossia, Cristiana Giordanob Risposta differenziale di 10 cultivars di basilico ad elevate concentrazioni di boro Lucia Guidia, Marco Landia, Alberto Pardossia, Cristiana Giordanob a Dipartimento di Scienze Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-Ambientali, Università di Pisa, Pisa; bCentro di Elettro Microscopia “Laura Bonzi”, ICCOM, CNR, Sesto Fiorentino (FI) Ricerca condotta nell’ambito del Progetto PRIN -2009 “Risposta delle piante alla tossicità da boro” XXXI CONVEGNO NAZIONALE Società Italiana di Chimica Agraria  Napoli, 16-17 Settembre 2013 INTRODUZIONE L’accumulo di boro (B) nel suolo è tipicamente localizzato, fatto alcune eccezioni, in aree aride e semiaride. La problematica dell’eccesso di B può, tuttavia, essere dovuta anche all’utilizzazione di acque irrigue non idonee. Le piante in condizioni di eccesso di B presentano sintomi tipicamente localizzati nelle zone marginali delle foglie, anche se esistono differenze tra specie (Landi et al., 2013c) e nell’ambito di queste, tra cultivars (Landi et al., 2012). In particolare due cultivars di basilico (Ocimum basilicum L.) mostravano una diversa sensibilità ad eccesso di B e dai risultati ottenuti in precedenza si era evidenziata una maggiore tolleranza di una cultivar a foglia rossa (Red Rubin) rispetto alla cultivar Tigullio (a foglia verde) (Landi et al., 2013b). E’ noto che gli antociani possono agire come antiossidanti o fotoprotettivi (Gould, 2004; Landi et al., 2013a). Tuttavia, nella cv Red Rubin essendo localizzati tipicamente nell’epidermide, non possono che ridurre lo stress fotoossidativo indotto dall’eccesso di B (Landi et al., 2013a). Per comprendere il contributo svolto dagli antociani nella tolleranza della Red Rubin ad eccesso di B, abbiamo esteso lo studio a più cultivars di basilico. PAGINA SUPERIORE PAGINA INFERIORE Sezione trasversale di una foglia della cultivar Red Rubin ottenuta tramite microscopia ottica Scopo del lavoro Materiali e metodi Caratterizzazione della risposta di 10 cultivars di basilico ad eccesso di B (20 mg L-1): Greco a Palla: GP Dark Opale: DO Gigante: GI Tigullio: TI Limone: LM Red Rubin: RR Liquirizia: LQ Foglia di lattuga: FL San Valentino: SV Sweet Thai: ST Le piante di basilico venivano coltivate in idroponica (raft-floating) con una soluzione nutritiva arricchita di B (20 mg L-1) rispetto al controllo (0.2 mg L-1). Le piante erano coltivate nel periodo Giugno-Luglio 2012 in condizioni controllate [T=16-27 (minima-massima; irradianza di circa 12.3 MJ m-2 ]. Dopo 20 giorni di trattamento, sulle piante sono state effettuate le seguenti determinazioni: Valutazione dei sintomi Stress ossidativo (test della malonildialdeide) Scambi gassosi delle foglie Immagine della fluorescenza della clorofilla a Localizzazione antociani al microscopio ottico Risultati e discussione Sintomi Fluorescenza della clorofilla a GP GI LM LQ TI 0.2 2 20 FL 0.2 2 20 SV ST RR DO 0.2 2 20 Il rapporto Fv/Fm si riduce nelle 10 cultivars di basilico ma è attribuibile a processi di regolazione nelle cultivars rosse DO e RR. Infatti, la resa fotochimica ottimale del PSII (PSII) determinata in condizioni di luce, si riduce solo nelle cultivars a foglia verde ed è attribuibile all’aumento della dissipazione dell’energia luminosa per via non-fotochimica (qNP) Il trasporto elettronico cloroplastico (ETR) è influenzato dall’eccesso di B in tutte le cultivars, ma in quelle a foglia rossa la riduzione è meno marcata rispetto ai controlli Scambi gassosi La riduzione della fotosintesi netta (A) è meno marcata nelle cultivars a foglia rossa nelle quali, peraltro, la concentrazione intercellulare di CO2 (Ci) è ridotta ad indicare limitazioni di natura solo stomatica e non mesofillica come evidenziate nelle cultivar verdi La necrosi a livello fogliare è correlata alla concentrazione di B assorbita dalle piante e, questa risulta in uno stress ossidativo come evidenziato dai risultati dei livelli di MDA. Conclusioni LE CULTIVARS A FOGLIA ROSSA APPAIONO MENO SENSIBILI ALL’ECCESSO DI B COME TESTIMONIATO DALLA RIDOTTA NECROSI FOGLIARE ED I RIDOTTI LIVELLI DI STRESS OSSIDATIVO. AL TEMPO STESSO, L’APPARATO FOTOSINTETICO APPARE MENO COMPROMESSO RISPETTO ALLE CULTIVARS A FOGLIA VERDE COME EVIDENZIATO DAI RISULTATI DELLA FLUORESCENZA DELLA CLOROFILLA E DEGLI SCAMBI GASSOSI I RISULTATI NON PERMETTONO DI COMPRENDERE ESATTAMENTE IL RUOLO DEGLI ANTOCIANI, MA NE EVIDENZIANO SICURAMENTE UN LORO COINVOLGIMENTO NELLA TOLLERANZA ALLO STRESS DA B Bibliografia Gould K. (2004). Nature's Swiss army knife: the diverse protective roles of anthocyanins in leaves. Journal of Biomedicine and Biotechnology 2004: 314-320. Landi M., Degl’Innocenti E., Pardossi A., Guidi L. (2012): Antioxidant and photosynthetic responses in plants under boron toxicity: a review. American Journal of Agricultural and. Biological. Science 7: 255-270. Landi M., Guidi L., Tattini M., Gould K. (2013a). Can anthocyanins photo-protect sweet basil against boron toxicity. International Workshop on Anthocyanins , Oporto (Portogallo) 9-11 Settembre 2013 (oral communication). Landi M, Pardossi A, Remorini D, Guidi L (2013b) Antioxidant and photosynthetic response of a purple-leaved and a green-leaved cultivar of sweet basil (Ocimum basilicum) to boron excess. Environmental and Experimental Botany 85:64–75. Landi M., Remorini , D., Pardossi A., Guidi L. (2013c). Boron excess affects photosynthesis and antioxidant apparatus of greenhouse Cucurbita pepo and Cucumis sativus. Journal of Plant Research (in press).