Adattamento e resistenza delle piante agli stress ambientali

In questo capitolo affronteremo il tema di come le piante rispondono alle sollecitazioni dell'ambiente circonstante. Le piante si sviluppano in un ambiente fisico in continuo cambiamento in termini di disponibilità idrica e di nutrienti, temperatura, intensità luminosa e presenza di elementi fitotossici. Quando tali variazioni raggiungono un livello soglia inducono uno stress, causando un effetto negativo sul normale programma di sviluppo vegetale, e con gravi ricadute in termini di produttività in agricoltura. L' ottenimento di varietà adatte alle variazioni climatiche previste nei prossimi decenni rappresenta una priorità per lo sviluppo e il sostentamento del genere umano. In una prima parte del capitolo definiremo i vari tipi di stress a cui una pianta può essere soggetta e come tale stress viene interpretato dalla pianta stessa. In particolare ci soffermeremo sugli effetti indotti dalla siccità, la salinità e le temperature estreme. Definiremo quindi le variazioni indotte da questi stress sulle piante, in termini fisiologici, metabolici e morfologici. In una seconda parte del capitolo, illustreremo la base genetica e molecolare delle risposte adattative della pianta ai vari tipi di stress. Ci concentreremo in larga parte su esperimenti altamente significativi realizzati su sistemi modello utilizzando un approccio di casi studio. L'uso di strategie diverse quali la genetica inversa e di popolazione, la biologia molecolare e i più recenti approcci di chemical genomics, ha permesso di definire l'identità di geni chiave coinvolti nella risposta e adattamento ai diversi tipi di stress, e che sono quindi da considerarsi candidati ideali da ottimizzare per ottenere piante maggiormente tolleranti. Illustreremo inoltre quali sono le risposte agli stress riscontrate nelle piante nel loro ambiente naturale, chiariremo quali di esse sono state selezionate dall'uomo attraverso la domesticazione nel corso dei millenni e quali sono state invece eliminate nelle moderne varieta' e il motivo di questa selettività. Basandoci su questo bagaglio di conoscenze teoriche e tecniche, concluderemo questo capitolo discutendo quali approcci possono essere utilizzati per rendere le piante più tolleranti allo stress, portando ad esempio alcuni prototipi sperimentali e varietà già in commercio.