Water is an essential resource for plant survival and its availability, already limited, is further threatened by climate change. Water deficit is a critical factor for plant development, which requires the adoption of adaptive strategies to maintain plant physiological functionality. The main ones include root system modulation, leaf modifications, stomatal regulation, wax deposition, reactive oxygen species (ROS) balancing and phytohormone biosynthesis. The paper initially examines the main response mechanisms in plants, with subsequent attention to the behavior of succulent plants. Thanks to their high water content in tissues and their cellular plasticity, they are able to tolerate water shortage and survive in arid environments. These species present traits and adaptations such as cuticular thickening, a variable density of stomata and hydathodes and superficial root systems specialized for immediate water absorption. CAM (Crassulacean Acid Metabolism) is a fundamental photosynthetic strategy for these plants, allowing stomata to open at night to reduce daytime water loss and improve water use efficiency. This mechanism can be obligatory, when it is determined by the physiology of the species, or facultative, allowing a reversible switch between C3 and CAM metabolism in response to environmental stimuli. The paper includes an experimental study carried out on four species of the genus Crassula, including three terrestrial and one aquatic, from different areas. The anatomical adaptations that allow these plants to thrive in their respective habitats were analyzed. The differences observed concern cuticular thickness, leaf succulence, water storage capacity and stomata and hydathode density, which influence drought tolerance. Understanding the physiology and management of resources in these plants is essential to explore the possibility of inducing CAM metabolism in species originally C3 or C4.
L'acqua è una risorsa essenziale per la sopravvivenza delle piante e la sua disponibilità, già limitata, è ulteriormente minacciata dai cambiamenti climatici. Il deficit idrico rappresenta un fattore critico per lo sviluppo vegetale, che richiede l'adozione di strategie adattative per mantenere la funzionalità fisiologica delle piante. Le principali includono la modulazione dell'apparato radicale, le modifiche a livello fogliare, la regolazione stomatica, la deposizione di cere, il bilanciamento delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) e la biosintesi di fitormoni. L’elaborato esamina inizialmente i principali meccanismi di risposta nei vegetali, con successiva attenzione rivolta al comportamento delle piante succulente. Grazie al loro elevato contenuto d'acqua nei tessuti e alla loro plasticità cellulare, sono in grado di tollerare la carenza d’acqua e sopravvivere in ambienti aridi. Queste specie presentano caratteri e adattamenti come l'ispessimento cuticolare, una densità variabile di stomi e idatodi e apparati radicali superficiali specializzati per l’assorbimento immediato dell’acqua. Il metabolismo CAM (Crassulacean Acid Metabolism) è una strategia fotosintetica fondamentale per queste piante, consentendo di aprire gli stomi durante la notte per ridurre la perdita d'acqua diurna e migliorarne l'efficienza d'uso. Questo meccanismo può essere obbligato, quando è determinato dalla fisiologia della specie, o facoltativo, consentendo un passaggio reversibile tra metabolismo C3 e CAM in risposta a stimoli ambientali. L'elaborato include uno studio sperimentale effettuato su quattro specie del genere Crassula, tra cui tre terrestri ed una acquatica, provenienti da areali diversi. Sono stati analizzati gli adattamenti anatomici che permettono a queste piante di prosperare nei rispettivi habitat. Le differenze osservate riguardano lo spessore cuticolare, la succulenza delle foglie, la capacità di accumulo d'acqua e la densità di stomi e idatodi, che influiscono sulla tolleranza alla siccità. Comprendere la fisiologia e la gestione delle risorse in queste piante è fondamentale per esplorare la possibilità di indurre il metabolismo CAM in specie originariamente C3 o C4.
Strategie di adattamento e risposta al deficit idrico nelle piante succulente
DEPETRIS, NICOLO'
2023/2024
Abstract
L'acqua è una risorsa essenziale per la sopravvivenza delle piante e la sua disponibilità, già limitata, è ulteriormente minacciata dai cambiamenti climatici. Il deficit idrico rappresenta un fattore critico per lo sviluppo vegetale, che richiede l'adozione di strategie adattative per mantenere la funzionalità fisiologica delle piante. Le principali includono la modulazione dell'apparato radicale, le modifiche a livello fogliare, la regolazione stomatica, la deposizione di cere, il bilanciamento delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) e la biosintesi di fitormoni. L’elaborato esamina inizialmente i principali meccanismi di risposta nei vegetali, con successiva attenzione rivolta al comportamento delle piante succulente. Grazie al loro elevato contenuto d'acqua nei tessuti e alla loro plasticità cellulare, sono in grado di tollerare la carenza d’acqua e sopravvivere in ambienti aridi. Queste specie presentano caratteri e adattamenti come l'ispessimento cuticolare, una densità variabile di stomi e idatodi e apparati radicali superficiali specializzati per l’assorbimento immediato dell’acqua. Il metabolismo CAM (Crassulacean Acid Metabolism) è una strategia fotosintetica fondamentale per queste piante, consentendo di aprire gli stomi durante la notte per ridurre la perdita d'acqua diurna e migliorarne l'efficienza d'uso. Questo meccanismo può essere obbligato, quando è determinato dalla fisiologia della specie, o facoltativo, consentendo un passaggio reversibile tra metabolismo C3 e CAM in risposta a stimoli ambientali. L'elaborato include uno studio sperimentale effettuato su quattro specie del genere Crassula, tra cui tre terrestri ed una acquatica, provenienti da areali diversi. Sono stati analizzati gli adattamenti anatomici che permettono a queste piante di prosperare nei rispettivi habitat. Le differenze osservate riguardano lo spessore cuticolare, la succulenza delle foglie, la capacità di accumulo d'acqua e la densità di stomi e idatodi, che influiscono sulla tolleranza alla siccità. Comprendere la fisiologia e la gestione delle risorse in queste piante è fondamentale per esplorare la possibilità di indurre il metabolismo CAM in specie originariamente C3 o C4.| File | Dimensione | Formato | |
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Relazione finale - Depetris Nicolò.pdf
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Descrizione: L'elaborato esamina le principali risposte alla siccità delle piante, distinguendo meccanismi di prevenzione e tolleranza, con analisi degli adattamenti delle succulente negli ambienti aridi grazie al metabolismo CAM e particolari caratteri anatomici.
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/6542