Analisi dei meccanismi di difesa e disintossicazione di Marchantia polymorpha in risposta al cadmio

Con la colonizzazione delle terre emerse, le piante si sono trovate di fronte ad una situazione eterogenea riguardante la disponibilità di metalli pesanti; quindi, hanno evoluto un sistema efficiente per mantenerne i livelli fisiologici e gestirne eventuali eccessi. Tra i metalli pesanti più pericolosi per tutti gli organismi troviamo il cadmio, considerato uno dei maggiori inquinanti a causa della sua tossicità nei sistemi viventi, della sua grande solubilità in acqua e della sua elevata persistenza nell’ambiente. Uno dei sistemi di difesa e disintossicazione dai metalli pesanti nelle piante è l’enzima fitochelatina sintasi (PCS), pressoché ubiquitario ed espresso costitutivamente. È in grado di catalizzare la sintesi delle fitochelatine (PCn) che vanno a chelare a livello citosolico gli ioni metallici, come il Cd2+, grazie ai loro residui di cisteina. I complessi PCn-Cd possono essere compartimentati nel vacuolo per evitare la libera circolazione di questo metallo nel citosol e ridurne gli eventuali effetti tossici. La compartimentazione vacuolare dei complessi PCn-Cd può essere guidata da alcuni trasportatori di tonoplasto appartenenti alla famiglia degli ATP-binding cassette (ABC). Sono stati descritti anche degli ABC di plasmalemma in grado di gestire l’estrusione del Cd verso l'ambiente apoplastico. In tale contesto si inserisce questo lavoro di tesi magistrale che si pone come obiettivo quello di approfondire i meccanismi di difesa e disintossicazione messi in atto dalle piante in risposta all’esposizione al Cd. Pertanto, risulta fondamentale identificare e descrivere i principali meccanismi che lavorano in maniera additiva e sinergica, secondo il modello della risposta “a ventaglio”, nella difesa e disintossicazione da metalli pesanti in piante ancestrali, la cui collocazione filogenetica sia rappresentativa dei momenti salienti dell’evoluzione dei vegetali, come il passaggio alla terraferma. A tale scopo sono state allestite colture axeniche in vitro di gametofiti femminili dell’epatica Marchantia polymorpha subsp. ruderalis, di cui è stata caratterizzata la risposta funzionale in presenza di diverse concentrazioni di Cd utilizzando un approccio integrato, al fine di approfondire lo studio dei meccanismi che entrano in gioco nella risposta allo stress indotto da Cd nelle briofite