Le piante durante il loro ciclo vitale sono esposte a diversi stress ambientali, quali la siccità, le inondazioni, la contaminazione dei suoli, l’irrigazione con acqua salmastra, sbalzi di temperatura. Le specie ora coltivate sono state selezionate dall’uomo nel corso dei secoli per avere un’alta produttività (spighe più piene, frutti più grossi) e facilitare il raccolto con metodi meccanizzati. Queste caratteristiche spesso sono andate a discapito di una maggiore resistenza alle variazioni ambientali. I cambiamenti climatici stanno estremizzando alcuni fenomeni ambientali e mettendo a rischio le coltivazioni in tutto il mondo. In un periodo in cui la popolazione aumenta esponenzialmente e raggiungerà i 9,5 miliardi di persone nel 2050, molti sono gli investimenti in ricerca per garantire la sicurezza di approvvigionamento alimentare per fette più ampie di popolazione. Questa ricerca deve però andare in parallelo con la sostenibilità ambientale delle misure da adottare.

Il Gruppo di Fisiologia e Biologia Molecolare delle Piante è impegnato da anni nello studio dei meccanismi cellulari e molecolari di risposta alla siccità e al sale in piante di rilevanza economica, quali il riso italiano e la vite. Lo scopo di questi studi è la selezione di varietà più adatte ad affrontare vecchie e nuove sfide climatiche.

La nostra ricerca in riso italiano.

L’Italia è il maggior paese produttore ed esportatore di riso di alta qualità in Europa. La coltivazione del riso in Italia è ancora molto legata all’acqua, per questo la maggior parte delle risaie nasce in prossimità del fiume Po e del suo delta. La scarsità della portata d’acqua del fiume causa il fenomeno del cuneo salino: l’acqua del mare entra dalla foce del fiume e negli ultimi anni ha raggiunto il ferrarese. Gli agricoltori sono così costretti a irrigare i loro campi con acqua salmastra “bruciando” le colture di mais e soia, e contribuendo all’innalzamento della concentrazione salina dei suoli agricoli.

Negli ultimi dieci anni molte risaie sono state abbandonate a causa dei costi elevati di produzione e della ridotta resa causata da contaminazione dei suoli (salinizzazione). La finalità del nostro lavoro è l’ottenimento di piante in grado di mantenere un’alta produttività anche in condizioni di stress da siccità e alta salinità. Così limitando l’abbandono dei suoli e ottimizzando l’utilizzo delle risorse naturali. In particolare sono stati sviluppati strumenti innovativi per lo studio del ruolo di alcune molecole segnale, come il calcio, il perossido d’idrogeno e il monossido d’azoto, nella risposta della pianta agli stimoli esterni. La nostra ricerca ha permesso di individuare varietà di riso più resistenti alla salinità e di definire caratteristiche specifiche di resistenza che permetteranno la selezione di altre varietà più compatibili con suoli degradati.

La nostra ricerca in vite

La coltivazione della vite è un settore economicamente molto importante per il nostro paese e la pressione di una crescente richiesta di mercato ha condotto ad una accelerazione dei processi di intensificazione della coltivazione che stanno causando una progressiva semplificazione degli agro-ecosistemi associata ad una progressiva perdita di biodiversità con possibili conseguenze negative sulle funzioni e sui servizi ecosistemici ad essa collegati. In questo contesto si rende necessaria la definizione di protocolli gestionali che promuovano la sostenibilità favorendo il mantenimento e il miglioramento della biodiversità all’interno dell’agro-ecosistema vigneto. E’ infatti ormai ampiamente riconosciuto che gli agro-ecosistemi svolgano un ruolo centrale per le strategie ambientali del futuro volte a ridurre la perdita di biodiversità a livello globale. In tal visione si inserisce la nostra ricerca volta, da un lato, allo studio della relazione tra gestione del vigneto e biodiversità naturale nel vigneto e nelle zone limitrofe ad esso, e dall’altro, allo studio del microbioma della vite nelle sue componenti molecolari e funzionali volte al miglioramento della resilienza di questa importante coltura. Utilizzando approcci sperimentali in campo ed in vitro abbiamo perciò potuto verificare come il microbioma presente in vite sia in grado di potenziare le difese della pianta migliorando la sua capacità di rispondere in modo efficace a condizioni ambientali di stress. In particolare abbiamo osservato che la presenza di batteri endofiti all’interno delle piante di vite permettono a queste una maggiore resistenza allo stress idrico, che ad oggi è una delle più rilevanti sfide ambientali da affrontare in una prospettiva di agricoltura sostenibile.

Gruppo di Fisiologia e Biologia Molecolare delle piante

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