• fluorescenza
• fotosintesi
• fitochelatina sintasi
• fluorescence
• photosynthesis
• phytochelatin synthase
• phytochelatins
• heavy metals
• copper
• iron
• zinc
• zinco
• ferro
• rame
• metalli pesanti
• fitochelatine

Riassunto. A causa dell’industrializzazione, dell’urbanizzazione e dello sviluppo tecnologico, l’inquinamento da metalli pesanti sta diventando un problema globale, che colpisce sia l’ambiente acquatico che quello terrestre. Alcuni di questi metalli pesanti sono dei micronutrienti essenziali che giocano un ruolo importante nella crescita e nello sviluppo delle cellule vegetali. Il loro assorbimento deve essere finemente regolato per mantenere la concentrazione all’interno di un range ottimale ed evitare uno stato di deficienza o, nel caso di un eccesso, problemi di tossicità. È stato riscontrato in letteratura che l’esposizione a metalli può influire sull’efficienza della fase luminosa della fotosintesi. In particolare, questo è stato dimostrato grazie all’analisi della fluorescenza, processo che compete con la fotosintesi nella de-eccitazione dei pigmenti fotosintetici e i cui cambiamenti danno precise informazioni sulla struttura dell’apparato fotochimico e dei processi che in esso si svolgono. Le piante, per cercare di prevenire stati di tossicità da parte dei metalli pesanti, attuano delle risposte specifiche, tra queste ci sono le fitochelatine (PCn), peptidi tiolici in grado di chelare i metalli pesanti presenti e di convogliarli nel vacuolo. Questi peptidi sono sintetizzati dall’enzima fitochelatina-sintasi (PCS) a partire da una molecola di glutatione in forma ridotta. In tale contesto si inserisce questo lavoro di tesi magistrale, che si pone come primo obiettivo quello di verificare se l’eccesso di micronutrienti può influenzare l’efficienza fotosintetica e, come secondo, quello di studiare l’espressione e la produzione delle PCn come meccanismo di risposta. Pertanto, è stata scelta l’epatica modello Marchantia polymorpha, di cui è stata caratterizzata la risposta funzionale in presenza di diverse concentrazioni di metalli, quali Zn, Cu e Fe, utilizzando un approccio integrato. Sono state allestite colture axeniche in vitro di gametofiti femminili di M. polymorpha, le quali sono state impiegate per effettuare studi in presenza di varie concentrazioni di metalli (Zn, Cu e Fe) e a diversi tempi di esposizione al fine di valutarne gli effetti sull’efficienza dell’apparato fotosintetico e sulla produzione di PCn. Abstract. Because of industrialization, urbanization and technological development, heavy metal pollution is becoming a global problem, which affects both the aquatic and the terrestrial environment. Some of these heavy metals are essential micronutrients that play a role important in growth and development of plant cells. As with all leaving organisms, photoautotrophs pose a dilemma as far as the regulation of metal homeostasis is concerned. In fact, the metal absorption should be finely regulated to maintain concentration within a narrow range and avoid deficiency or, in the case of an excess, toxicity problems. Noteworthy, the exposure to heavy metals may affect the efficiency of the photosynthesis light phase. In particular, this has been demonstrated by fluorescence analysis, process that competes with photosynthesis in the de-excitation of photosynthetic pigments and whose changes give information on the photochemical apparatus structure and physiology. Plants have evolved a set of mechanisms that control and respond to the uptake and the accumulation of both essential and non-essential metal, including chelation and sequestration of these metals by ligands, such as phytochelatins (PCn). These thiol peptides are synthesized by Phytochelatin synthase (PCS) enzyme, which is broadly and constitutively expressed in photoautotrophs. PCn production represents a widespread strategy addressed to detoxification of several harmful metal(loid)s, e.g. cadmium. However, previous studies suggest that the role of PCn and PCS may not be only dependent on the presence of such toxic elements, whereas it could be more generally related to the plant cell response to the homeostatic needs and toxicity of essential metals, e.g. copper (Cu), zinc (Zn), and iron (Fe). Thus, this thesis project focused both on the effects of metal micronutrient excess (Zn, Cu and Fe) on photosynthetic efficiency, and on the gene expression and in vivo function of PCS as a response mechanism in the model liverwort Marchantia polymorpha.