Il ruolo della nutrizione minerale nell'adattamento allo stress in piante di ambiente mediterraneo

Uno dei fattori che influenzano l'adattamento delle piante all'ambiente è la capacità di mantenere un bilancio idrico favorevole. Il trasporto di acqua a lunga distanza nelle piante vascolari avviene attraverso lo xilema, la cui efficienza idraulica può essere soggetta a meccanismi di controllo a breve termine basati sulla variazione della concentrazione ionica della linfa. L'aumento di concentrazione di cationi fa variare le caratteristiche della matrice pectica a livello delle punteggiature intervasali, diminuendo la resistenza al flusso di acqua, un fenomeno definito 'effetto ionico'. La composizione ionica della linfa è influenzata dalla disponibilità di nutrienti presenti nel suolo, ma il possibile effetto a breve termine di una aumentata disponibilità di nutrienti sulle proprietà idrauliche complessive della pianta non è stato finora indagato sperimentalmente. Questo progetto si propone di investigare l'effetto a breve termine della fertilizzazione con potassio sulle proprietà idrauliche delle piante sia in condizioni idriche ottimali che in condizioni di stress idrico. Verrà valutato l'effetto a breve e medio termine della concimazione con potassio sulla conduttanza idraulica e gli scambi gassosi di piante di alloro e corbezzolo allevate in vaso in condizioni ottimali e di stress idrico.

Gli obiettivi principali di questo progetto sono i seguenti: valutazione degli effetti a breve e medio termine della disponibilità di nutrienti sulle proprietà idrauliche di piante allevate in condizioni di disponibilità idrica ottimale o in condizioni di stress idrico. La ricerca si propone in particolare di determinare se variazioni della disponibilità di potassio nel suolo influenzano la conduttanza idraulica (Kxylem) nella pianta e distinguere un'eventuale ripartizione dell'effetto tra parte ipogea ed epigea. Dopo avere verificato la risposta delle piante allevate in condizioni idriche ottimali, si procederà a valutare se la maggiore disponibilità di potassio nel suolo possa influenzare la capacità della pianta di compensare la perdita di Kxylem dovuta alla cavitazione che si verifica in condizioni di stress idrico. Le indagini verranno condotte prevalentemente su due specie: l'alloro (Laurus nobilis) ed il corbezzolo (Arbutus unedo), due specie dell'ambiente mediterraneo. Queste specie sono di interesse non solo come modello, ma anche perchè sono specie indicate per gli interventi di rinaturazione, per cui lo studio degli effetti della concimazione minerale sulle capacità di adattamento alle condizioni di stress idrico può presentare interessanti risvolti applicativi. Piante di alloro e corbezzolo di 2-3 anni verranno allevate in vaso in serra presso l’Orto Botanico dell’Università di Palermo. In una prima fase le piante saranno mantenute ben irrigate e divise in un gruppo di controllo con un basso apporto di nutrienti (soluzione di Hoagland modificata, priva di K+) e un gruppo a cui verrà somministrata una fertilizzazione con potassio (KCl 25 mM). A 24 e 48 ore dalla somministrazione di potassio verranno misurati i seguenti parametri: potenziale dell’acqua delle foglie (misurato con la camera a pressione), conduttanza fogliare al vapore acqueo (misurata per mezzo di un porometro), velocità di traspirazione (misurata con il metodo gravimetrico), conduttanza idraulica della pianta intera (misurata con il metodo del flusso evaporativo), conduttanza idraulica di rami escissi dalla pianta e degli apparati radicali isolati (misurata mediante la tecnica della camera a vuoto). Per le misure idrauliche effettuate mediante la tecnica della camera a vuoto, porzioni di ramo verranno escisse dalla pianta e collegate allo strumento. La soluzione di perfusione sarà una soluzione poli-ionica a bassa concentrazione con un’osmolalità complessiva pari a circa 5 mM, cioè simile a quella che si ritrova in condizioni normali nella linfa xilematica. In una seconda fase le piante con differente apporto di potassio saranno soggette a condizioni di stress idrico mediante sospensione delle irrigazioni. Oltre ai parametri precedentemente descritti, verrà determinato il grado di embolia xilematica. Per la determinazione della percentuale di embolia xilematica, la conduttanza del fusto verrà misurata prima e dopo la perfusione con la soluzione di riferimento ad alta pressione (P=0.2 MPa).