Risposta alla siccità in fagiolo: aspetti di regolazione della fotosintesi, della difesa fotoossidativa e della regolazione osmotica

With the increase in drought phenomena, crops such as the common bean, Phaseolus vulgaris L., are increasingly threatened and the areas suited to its cultivation are decreasing. The aim of this final report is to identify and understand the mechanisms that allow the common bean to tolerate drought conditions, with the goal of suggesting strategies to improve the resistance of this crop, thus helping to mitigate the impact of water resource reduction on agricultural yields. The work focuses on the analysis from three different articles of the drought response of this plant with reference to the regulation of photosynthesis and related processes. To better understand these mechanisms on bean varieties, subjected to water stress, a series of analyses and determinations were performed on different parameters, including the rate of oxygen evolution, the rate of net photosynthesis, stomatal conductance, the concentration of intercellular carbon dioxide, the efficiency of water use, the quantum yield, the rate of peroxidation, the activity of Calvin-Benson cycle enzymes, glycolate oxidase and some antioxidant enzymes, the concentration of phenols and flavonoids and the lipid composition. The data studied show that some drought-prone varieties showed a significant reduction in photosynthesis and enzyme activity. In general, resistant varieties demonstrated better control in water use and a constant concentration of chlorophyll pigments and carotenoids. A change in lipid compositions was also observed, which allowed an increase in the membranes stability and to maintain the organization of the chloroplasts ultrastructure.

Con l’aumento dei fenomeni di siccità le colture come il fagiolo comune, Phaseolus vulgaris L., sono sempre più minacciate e le zone vocate alla relativa coltivazione sono in diminuzione. Lo scopo di questa relazione finale è identificare e comprendere i meccanismi che permettono al fagiolo comune di tollerare condizioni di siccità, con l'obiettivo di suggerire strategie per migliorare la resistenza di questa coltura, contribuendo così a mitigare l'impatto della riduzione delle risorse idriche sulle rese agricole. Il lavoro si concentra sull’analisi da tre diversi articoli della risposta alla siccità di questa pianta con riferimento alla regolazione della fotosintesi e dei processi ad essi connessi. Per comprendere meglio questi meccanismi su delle varietà di fagiolo, sottoposte a stress idrico, sono state eseguite una serie di analisi e determinazioni su diversi parametri, tra cui il tasso di evoluzione dell’ossigeno, il tasso di fotosintesi netta, la conduttanza stomatica, la concentrazione di anidride carbonica intercellulare, l’efficienza d’uso dell’acqua, la resa quantica, il tasso di perossidazione, l’attività degli enzimi del ciclo di Calvin-Benson, della glicolato ossidasi e di alcuni enzimi antiossidanti, la concentrazione di fenoli e flavonoidi e la composizione lipidica. I dati studiati mostrano come alcune varietà sottoposte a siccità hanno mostrato una riduzione significativa della fotosintesi e dell’attività enzimatica. In generale, le varietà resistenti hanno dimostrato un miglior controllo nell’uso dell’acqua e una concentrazione di pigmenti clorofilliani e di carotenoidi costante. Si è inoltre osservato un cambiamento nelle composizioni lipidiche che ha consentito un aumento la stabilità delle membrane e di mantenere l’organizzazione dell’ultrastruttura dei cloroplasti.