Il kit miniaturizzato E’ stato recentemente sviluppato un sistema basato sull’impiego di germinelli di tabacco allevati in piastre per colture di tessuti…

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1 Il kit miniaturizzato E’ stato recentemente sviluppato un sistema basato sull’impiego di germinelli di tabacco allevati in piastre per colture di tessuti… … la sensibilità dei cotiledoni e delle prime foglie in espansione è ben correlabile a quella delle foglie mature

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7 Un kit di plantule di tabacco Bel-W3 dopo sette giorni di esposizione all’aria inquinata da ozono.

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9 L’intensità del danno ai cotiledoni e alla prima foglia è valutata a vista e posta in relazione con la dose di ozono alla quale le plantule sono state esposte. L’area necrotica percentuale viene stimata per confronto con standard di riferimento, e quindi espressa in termini di Indice di Danno Cotiledonare (IDC) and Fogliare (IDF), espresso su una scala ordinale da 0 a 4 (0: nessuna lesione; 4: più del 50% di superficie coperta da necrosi).

10 Scala patometrica Classe 2: percentuale di superficie necrotizzata da 11 a 25% Classe 3: percentuale di superficie necrotizzata da 26 a 50% Classe 4: percentuale di superficie necrotizzata superiore al 50% Classe 1: percentuale di superficie necrotizzata da 1 a 10%

11 I vantaggi derivanti dal biomonitoraggio dell’ozono con questo kit miniaturizzato possono essere così riassunti: (i) si riduce lo spazio necessario per la crescita delle piante; (ii) si può esporre un elevato numero di individui; (iii) le piastre sono piccole e quindi sono facilmente trasportabili, per cui possono essere spedite, riportate in laboratorio facilmente per effettuare comodamente la stima del danno per opera dello stesso operatore, assicurando la standardizzazione della lettura; (iv) dopo l’esposizione si possono far permanere le giovani plantule per 1 giorno in condizioni di assenza di ozono, permettendo così il pieno sviluppo dei danni indotti dall’inquinante.

12 E A B C D F G IDC AOT 40

13 NON SOLO TABACCO…. La stima visuale del danno fogliare rappresenta il punto più debole delle metodologie basate sul tabacco fin qui discusse. Una metodologia basata su misure non soggettive e non significativamente influenzate da altri fattori rappresenta evidentemente un netto miglioramento dei presenti sistemi.

14 Trifolium repens L. cv. Regal
CLONE SENSIBILE: NC-S CLONE RESISTENTE: NC-R

15 I cloni ozone-sensibile (NC-S) e ozone-resistente (NC-R) mostrano differenze misurabili di accrescimento della biomassa in risposta alla presenza di ozono mentre rispondono nella stessa maniera a tutti gli altri fattori finora testati che possono influenzare positivamente o negativamente la crescita. La crescita di NC-S e NC-R è simile quando la concentrazione di ozono è bassa, mentre la crescita del clone NC-S è molto minore rispetto quella del clone NC-R quando la concentrazione dell’ozono è alta.

16 Biomass production of white clover (Trifolium repens) cv
Biomass production of white clover (Trifolium repens) cv. Regal NC-S clone (left) compared to that of NC-R clone (right) in a monitoring campaign concerning tropospheric ozone conducted in Pisa.

17 Talee di stelo di Trifoglio dei due cloni vengono trapiantate in condizioni standard (3-4 nodi fogliari in terriccio con determinate caratteristiche, irrigate con una sospensione di Rhizobium , concimate e mantenute a 20-23°C, 14 ore di fotoperiodo, ecc. Dopo 28 gg di messa in radicazione, trapioanto delle pianticelle in vasi di plastica diam. 30 cm e 15 dm3 di volume, trasferendo quindi i vasi nei siti di esposizione, 20 individui NC-S e 20 NC-R

18 L’esposizione dura 28 gg. All’inizio della quarta settimana, si effettuano rilievi sullo stato di salute delle piante se compaiono sintomi imputabili all’ozono su almeno il 20% degli individui: punteggiature necrotiche biancastre e a maturità viranti al bruno, con localizzazione internervale. Si utilizza una scheda semplificata rispetto al tabacco: S=pianta sana; N=nanismo; P=patogeni; I=insetti; A=appassimento; O=ozono (O1: danno leggero; O2: danno moderato; O3: danno severo)

19 Viene quindi determinata la biomassa: effettuare la prima raccolta dopo 56 gg dalla messa in radicazione, tagliando la porzione epigea (foglie, fiori) all’altezza di 7 cm rispetto alla superficie del terreno. Si fa quindi il peso secco del campione, che viene inserito in un sacchetto di carta e mantenuto fino al raggiungimento del peso costante a 80°C dopo aver fatto raffreddare il campione su silica. Ripetere le raccolte a cadenza di 28 gg, per un totale di 5 in una stagione.

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22 Response of the NC-S/NC-R biomass ratio of white clover to cumulated AOT40 over 28 monthly harvests between 1997 and 2004 in Pisa; broken lines represent the confidence interval (P = 0.05) (y = 0.928–2.830 e–5 x; n = 28; R2 = 0.66).

23 Results presented in this study indicate that:
the monitoring carried out with NC-S and NC-R white clover clones responds well to the concentrations of O3 in C-Italy, suggesting the good performance under Mediterranean conditions, also in the presence of inter-annual variations of both ambient O3 exposure and meteorological conditions; (b) in this region, the variations in O3 damage are linked with meteorological conditions; (c) the AOT40 based critical level approach is not a fully satisfactory predictor of O3 risk on vegetation.

24 In Europa sono stati testati due cloni di fagiolo (Phaseolus vulgaris L.) cv S156 ed O3-resistente R123 in grado di fornire indicazioni sulle concentrazioni di O3 e i relativi effetti di questo inquinante sulle piante

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26 Piante autoctone Extrapolation of responses of these sentinel plants to natural and semi-natural vegetation is difficult because of differences in genetic structure, community composition, and especially environmental adaptations. Native (detector) plants, growing in situ, are preferred for vegetation surveys. These established detector bioindicators visibly respond to O3 only when sufficient soil moisture and climatic conditions allow uptake of enough O3 for enough time to allow inactivation of antioxidant defence mechanisms.

27 Viola lutea Centaurea jacea, C. nigrescens Mellissa officinalis

28 Centaurea jacea L. has been suggested as a potential native bioindicator agent because this species shows characteristic symptoms of O3 injury in the form of bronze stipples or leaf discoloration after only a few days of field exposure to elevated O3. Symptoms were found to be identical to those observed in open-top chamber experiments.

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30 Un’altra specie, sempre del genere Centaurea, è C
Un’altra specie, sempre del genere Centaurea, è C. nigra, che predilige consorzi boschivi, per cui potrebbe essere utilizzato per il biomonitoraggio degli ambienti nemorali.

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32 Due to its broad climatic adaptation, C
Due to its broad climatic adaptation, C. jacea is indigenous in many European countries. Recently, the above mentioned European project introduced a common protocol involving C. jacea plants as a model species to evaluate the relationship between ozone exposure and effects on the performance and injury symptoms of native plant species. As expected, a strong intraspecific variation in ozone response has been detected in this sensitive wild species: the extent of visible injury under identical environmental conditions varies among populations from different regions with different climates and pollution histories, and differences in plant ontogeny.

33 Risultato: il progetto è stato al momento abbandonato, non però l’obiettivo di identificare piante selvatiche con buona sensibilità all’ozono, per permetterne l’impiego in studi di biomonitoraggio prossimo-naturali: la caccia continua…

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35 PIANTE PERENNI Eridano I-214

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37 Ozone symptoms (interveinal reddish-purple stippling on upper leaf surface of older leaves) on Viburnum lantana L. under field conditions. Other symptoms not attributable to ozone (e.g. holes due to insects) are also visible. They must be excluded from the analysis. Viburnum lantana L. can be a valid O3 bioindicator in a single (few)-species approach. Its response pattern can help in identifying areas where O3 exceeds protection limit.

38 Viburnum lantana è una specie nota per la sua sensibilità all’ozono troposferico, verificata attraverso numerosi studi svolti in ambiente controllato (Vander Heyden et al., 2001; Zhang et al., 2001; Novak et al., 2003; Orendovici et al., 2003; Gravano et al., 2004; Novak et al., 2008). Arrossamenti sulla faccia adassiale della lamina fogliare di Viburnum lantana (sopra) e corrispondente accumulo di antociani nel tessuto a palizzata (sotto).

39 In risposta al protrarsi dell’esposizione all’ozono, Viburnum lantana manifesta un peculiare quadro sintomatico fogliare che consiste in punteggiature (stipples) internervali di colore da rosso scuro a bruno-nere che si sviluppano sulla faccia adassiale della lamina fogliare. Le “stipples” corrispondono a gruppi di cellule necrotiche nel parenchima a palizzata; tali cellule tendono ad accumulare metaboliti ed a collassare, assumendo una tipica forma ad “osso”. Spesso le punteggiature sono associate ad un diffuso arrossamento; l’intensità dei sintomi tende ad aumentare nel tempo ed interessa prevalentemente le foglie più vecchie (Innes et al., 2001).

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42 Il biomonitoraggio dell’ozono in Italia …
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