Meccanismi molecolari della funzione fotoprotettiva nelle piante superiori

Data inizio
1 gennaio 2017
Durata (mesi) 
12
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Dall'Osto Luca

La luce guida il processo fotosintetico, ma la sua influenza sulla crescita delle piante è complessa poiché l'irraggiamento nell’ambiente naturale è molto fluttuante. In pieno sole, l'intensità della luce è troppo grande per essere gestita. Le piante hanno evoluto meccanismi di fotoprotezione (PM) per dissipare l’energia di eccitazione in eccesso (EL), che consentono di utilizzare la luce in modo efficiente evitando il foto-danneggiamento del cloroplasto.
I PM sono dunque un target per migliorare le rese delle colture agricole: maggiore dissipazione di energia significa maggiore resistenza agli stress abiotici, mentre un’attivazione costitutiva di canali dissipativi porta a ridotta crescita, per cui piante in ambienti controllati (es. serre) trarrebbero beneficio da una disattivazione controllata dei PM. Una comprensione delle basi molecolari dei PM è essenziale per sviluppare strategie volte a manipolare l’efficienza di utilizzo della luce nelle piante coltivate.
Affronteremo il problema con un approccio multidisciplinare, che unisce conoscenze su genetica e biochimica dei complessi pigmento-proteina a tecniche di assorbimento transiente. Molti dei PM si localizzano nelle proteine antenna dei tilacoidi. Caratterizzeremo linee knock-out di A. thaliana, prive di complessi antenna o trasformate con isoforme mutate. L’analisi del trasferimento dell'energia di eccitazione, condotta su fotosistemi (PS) isolati, permetterà di identificare i processi dissipativi ultrarapidi. In particolare, studieremo (i) il meccanismo di Non-Photochemical Quenching, che in EL dissipa oltre l'80% dei fotoni assorbiti dal PSII; (ii) le forme spettrali più rosse dell'antenna del PSI, che si ritiene servano a prevenire il fotodanneggiamento. La basi molecolari di questi PM sono poco chiare per entrambi i PS. Il potenziale sfruttamento tecnologico dei risultati si collega alla produzione di biocombustibili di 2a generazione e all'identificazione di geni candidati per applicazioni agricole.

Partecipanti al progetto

Luca Dall'Osto
Professore associato

Attività

Strutture