Studio dei meccanismi di riparazione dei vasi xilematici dopo eventi di stress idrici in piante legnose

L’acqua all’interno della pianta può essere considerata come un sistema idraulico continuo.
Quando è presente un’eccessiva traspirazione, ad esempio nei periodi di stress idrico, le pressioni negative che si generano nello xilema possono causare la cavitazione dei vasi xilematici (rotture della colonna di acqua) con conseguente formazione di una bolla d’aria all’interno del condotto. La presenza di queste bolle d’aria (o embolismi) riduce il trasporto dell’acqua e impediscono un corretto funzionamento del vaso xilematico causando un calo di produttività della pianta e in condizioni estreme anche la sua morte.

Numerosi studi hanno confermato che la pianta soggetta a embolismi è capace di eliminare in tempi brevi le bolle di gas ripristinando così la colonna di acqua. Ad oggi, nonostante siano stati condotti numerosi studi, i meccanismi biologici alla base del recupero degli embolismi nei vasi xilematici non sono ancora del tutto chiariti.

Nel dettaglio, non è ancora stata condotta una ricerca completa mirata a:

• studiare i processi metabolici e l’attività delle proteine di membrana associate agli eventi di embolia e successivo recupero idraulico
• studiare l’espressione genica di geni target coinvolti in questi processi.

• studiare i meccanismi biologici delle cellule parenchimatihce associate ai vasi xilematici durante la formazione di embolismi e il seguente recupero
• caratterizzare i geni target coinvolti in questi processi.

Approfondimenti
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PlantStressLab - MITIWOOD
PlantStressLab - Xylem Refilling

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• PlantStressLab - Xylem Refilling.

• Secchi F., Pagliarani C., Cavalletto S., Petruzzellis F., Tonel G., Savi T., Tromba G., Obertino M.M.,  Lovisolo C., Nardini A., Zwieniecki M. (2021). Chemical inhibition of xylem cellular activity impedes the removal of drought-induced embolisms in poplar stems – new insights from micro-CT analysis. New Phytologist 229:820-830
• Morabito C., Orozco J., Tonel G., Cavalletto S., Meloni G.R., Schubert A., Gullino M.L., Zwieniecki M.A., Secchi F. (2021). Do the ends justify the means? Impact of drought progression rate on stress response and recovery in Vitis vinifera. Physiologia Plantarum 164:54-62
• Pagliarani C., Casolo V., Ashofteh Beiragi M., Cavalletto S., Siciliano I., Schubert A., Gullino M.L., Zwieniecki M.A., Secchi F. (2019). Priming xylem for stress recovery depends on coordinated activity of sugar metabolic pathways and changes in xylem sap. PCE doi: 10.1111/pce.13533
• Petruzzellis F., Pagliarani C., Savi T., Losso A, Cavalletto S., Tromba G., Dullin C., Bär A., Ganthaler A., Miotto A., Mayr S., Zwieniecki M., Nardini A., Secchi F. (2018). The pitfalls of in vivo imaging techniques: evidence for cellular damage caused by synchrotron X-ray computed micro-tomography. New Phytologist 220: 104-11
• Secchi F., Pagliarani C., Zwieniecki M.A. (2017). The functional role of xylem parenchyma cells and aquaporins during recovery from severe water stress. Plant Cell and Environment 40: 858-871. doi: 10.1111/pce.12831