- Acronym
- CAM-BAC
- Code
- PNRA18_00147
- Research area
- Life science
- Specific research topic
- Bioprospecting di funghi isolati dalla pianta antartica Colobanthus quitensis
- Region of interest
- Penisola Antartica, King George Island
- PI
- Laura Bertini
- PI establishment
- Università degli Studi della Tuscia
- Institutional website
- http://www.unitus.it/
- Other institutions and subjects involved
- Università degli Studi di Padova, Università degli Studi di Trento
- Consistency of the research team
- Il team di ricerca si compone di 1 professore ordinario (donna), 2 professori associati (donne), 2 ricercatori a tempo indeterminato (1 donna e 1 uomo), 1 ricercatore a tempo determinato (donna), 2 borsiste (donne)
- Project status
- Completed
- Main stations used
- Basi Straniere
- The project
Le aree lungo la Penisola Antartica si stanno riscaldando più velocemente di ogni altra parte del mondo, mettendo a dura prova la sopravvivenza degli organismi endemici. Durante l’evoluzione, solo due specie di piante vascolari, Deschampsia antarctica E. Desv. e Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl., sono sopravvissute alle dure condizioni climatiche dell’Antartide Marittimo, sviluppando un fine adattamento alle basse temperature e ad altri fattori di stress, quali il disseccamento, la scarsa disponibilità di nutrienti e l’elevato irraggiamento. Tuttavia, l’alto grado di specializzazione ed i peculiari adattamenti anatomici e fisiologici che le piante hanno evoluto nel corso dei millenni potrebbero essere responsabili della loro estinzione in conseguenza di rapide, seppur minime, variazioni delle condizioni ambientali. E’ ormai noto che le comunità microbiche associate alla piante sono in grado di modularne la resistenza e la resilienza agli stress (a)biotici, grazie a rapporti di mutuo scambio di nutrienti ed elicitori. Numerosi studi hanno messo in evidenza l’importante contributo dei microrganismi della rizosfera alla resistenza delle piante antartiche alle estreme condizioni ambientali, mentre il ruolo dei microrganismi associati alle foglie rimane ancora vago.
Il presente progetto si propone dunque di ampliare le conoscenze sugli endofiti associati alle foglie di C. quitensis e comprendere il loro ruolo ecologico nell’adattamento delle piante agli stress ambientali e ai cambiamenti climatici in atto in Antartide. Inoltre, poiché i microrganismi da ecosistemi estremi hanno evoluto strategie biochimiche e fisiologiche uniche ed indispensabili alla loro sopravvivenza, e possono rappresentare una ricca fonte di nuove biomolecole, il progetto si propone anche di investigare il possibile sfruttamento biotecnologico degli endofiti fungini.
Nel complesso, gli obiettivi del progetto possono essere riassunti nei seguenti punti:
(i) studio della composizione della comunità microbica associata alle foglie di C. quitensis cresciuto in differenti condizioni ambientali e isolamento degli endofiti coltivabili;
(ii) studio dell’adattamento di C. quitensis ai cambiamenti climatici;
(iii) bioprospecting di endofiti fungini.
Per i risultati ottenuti si rimanda alla successiva sezione.
- Images
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- Motivation, importance of research
- Objectives of the proposal
- Activities carried out and results achieved
Per studiare l’effetto del cambiamento climatico sul metabolismo della pianta antartica C. quitensis, foglie sono state campionate sia da individui cresciuti in campo aperto che all’interno di Open Top Chambers (OTC), piccole serre di plexiglass aperte sul top che determinano un aumento di circa tre gradi della temperatura diurna, mimando l’effetto del riscaldamento climatico. I risultati delle analisi -omiche hanno evidenziato che, all’interno delle OTC, le piante sono in grado di attivare meccanismi di foto-protezione e controllo dello stress ossidativo migliori rispetto alle piante cresciute in campo aperto e presentano anche una migliore efficienza fotosintetica.
In aggiunta, altri campioni sono stati raccolti da siti caratterizzati da differenti condizioni climatico-ambientali per valutare l’adattamento delle piante a differenti fattori ambientali di stress. In questo caso, le analisi -omiche hanno evidenziato che le condizioni più estreme (maggiore altitudine, minore temperatura, vento teso) o suoli ad elevata salinità causano un aumento dello stress ossidativo e dello stress del reticolo endoplasmatico ed una diminuzione del metabolismo energetico e delle difese immunitarie, evidenziando come C. quitensis sia in grado di reagire meglio al riscaldamento climatico che a condizioni ambientali ostili.
Specie batteriche e fungine sono state isolate dalle foglie campionate e testate per un loro potenziale sfruttamento biotecnologico. Alcuni ceppi batterici e fungini hanno evidenziato la capacità di promuovere la crescita di Arabidopsis e pomodoro. Inoltre, estratti fungini si sono dimostrati efficaci nel ridurre la formazione di fibrille dell’alfa-sinucleina, una proteina coinvolta nello sviluppo del morbo di Parkinson, ed hanno evidenziato attività citotossica nei confronti di cellule di neuroblastoma.
Numerosi micovirus sono stati identificati nei funghi isolati ed il loro ruolo ecologico nell’interazione tripartita pianta-fungo-virus è sotto investigazione.
- Products
- Bertini, L., Cozzolino F., Proietti S., Falconieri G.S., Iacobucci I., Salvia R., Falabella P., Monti M., Caruso C. (2021) What Antarctic plants can tell us about climate changes: temperature as a driver for metabolic reprogramming. Biomolecules 11:1094. DOI: 10.3390/biom11081094 (Impact factor 6.064)
- Perazzolli M., Vicelli B., Antonielli L., Longa C.M.O., Bozza E., Bertini L., Caruso C., Pertot I. (2022) Simulated global warming affects endophytic bacterial and fungal communities of Antarctic pearlwort leaves and some bacterial isolates support plant growth at low temperatures. Scientific Reports 12: 18839. DOI: 10.1038/s41598-022-23582-2 (Impact factor 4.996)
- Bertini L., Perazzolli M., Proietti S., Capaldi G., Savatin D.V., Bigini V., Longa C.M.O., Basaglia M., Favaro L., Casella S., Fongaro B., Polverino de Laureto P., Caruso C. (2022) Biodiversity and bioprospecting of fungal endophytes from the Antarctic plant Colobanthus quitensis. Journal of Fungi 8: 979. DOI: 10.3390/jof8090979 (Impact factor 5.724)
- Bertini L., Proietti S., Fongaro B., Holfeld A., Picotti P., Falconieri G.S., Bizzarri E., Capaldi G., Polverino de Laureto P., Caruso, C. (2022) Environmental signals act as a driving force for metabolic and defense responses in the Antarctic plant Colobanthus quitensis. Plants 11: 3176. DOI: 10.3390/plants11223176 (Impact factor 4.658)