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Graziella Berta, l'economia della canapa una questione di ingegno torino 22bis

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  • 1. Uso della canapa (Cannabis sativa) nel fitorimedio di suoli contaminati da metalli pesanti Prof. Graziella Berta Dipartimento di Scienze e Innovazione Tecnologica Università del Piemonte Orientale
  • 2. Cannabis sativa Cannabinaceae Originaria dell’Asia, la canapa era coltivata in Cina prima del 2000 a.C. ed era già diffusa in Europa ed Africa nel 500 a.C. Alla fine del secolo scorso era la pianta più usata dall’uomo per la produzione di fibre tessili, carta, olio, ecc. L’attuale tassonomia include la canapa nella famiglia delle Cannabinaceae appartenente all’ordine delle Urticales. E’ una pianta rustica con numerose applicazioni industriali, tra le quali:
  • 3. Cannabis sativa Phytoremediation Citterio et al. 2003, Plant and Soil 256, 243-252; Angelova et al., 2004, Industrial Crops and Products 19, 197-205
  • 4. La TOSSICITA’ totale dei METALLI PESANTI immessi ogni anno nella biosfera SUPERA la combinazione di TUTTI gli SCARTI ORGANICI e delle SCORIE RADIOATTIVE!!!
  • 5. Metalli pesanti e metalloidi che inducono risposte di difesa negli organismi vegetali METALLO FORMA IONICA METALLO FORMA IONICA Argento Ag+ Selenio SeO3 2- ,SeO4 2- Arsenico AsO2 - ,AsO4 3- Stagno Sn2+ Cadmio Cd2+ Alluminio Al2+ Rame Cu2+ Cobalto Co2+ Mercurio Hg2+ Cromo Cr3+ ,CrO4 2- Piombo Pb2+ Ferro Fe2+ Zinco Zn2+ Molibdeno MoO4 2 Oro Au+ Manganese Mn2+ Bismuto Bi3+ Nichel Ni2- Gallio Ga3+ Tellurio Te4+ Indio In3- Wolframio W6+ Antimonio Sb3+ 3 = MICROELEMENTI (essenziali) = TOSSICI (xenobiotici) = METALLOIDI = NON PESANTE Prof.ssa Graziella Berta
  • 6. Accumulo dei metalli nei tessuti vegetali Le piante hanno differenti capacità di accumulare i metalli  sensibili  tolleranti  iperaccumulatrici -Pomodoro + Cr -Sanità di Toppi, 2002 (Crucifere) -Alisso di Bertoloni Prof.ssa Graziella Berta
  • 7. Alcune piante erbacee, arbustive ed arboree possono essere utilizzate quali mezzi di bonifica di siti contaminati e, più in generale, del suolo e delle acque Prof.ssa Graziella Berta
  • 8. • Fitorisanamento: settore della scienza e della tecnologia che utilizza piante per degradare, assimilare o detossificare metalli, idrocarburi, pesticidi e solventi clorurati. Fitorisanamento (Phytoremediation)  Inquinanti organici ed inorganici  Substrati liquidi (es. acqua)  Aria Prof.ssa Graziella Berta
  • 9. FUNGHI MICORRIZICO-ARBUSCOLARI (AM) Simbionti obbligati della maggior parte dei vegetali terrestri Prof.ssa Graziella Berta
  • 10. Controllo ControlloMicorrizato Micorrizato EFFETTO CRESCITA Prof.ssa Graziella Berta
  • 11. Ma non ci sono solo funghi… Batteri rizosferici Prof.ssa Graziella Berta
  • 12. Funghi AM pH popolazioni microbiche essudati radicali mobilità o disponibilità dei metalli I funghi micorrizico-arbuscolari (AM) possono diminuire la tossicità dei metalli pesanti nelle piante colonizzate e alleviarne lo stress (Leyval et al., 1997) e/o aumentarne la capacità di accumulo I metalli pesanti nella rizosfera TOLLERANZA vs. SENSIBILITA’ Prof.ssa Graziella Berta
  • 13. • Fitorisanamento: settore della scienza e della tecnologia che utilizza piante per degradare, assimilare o detossificare metalli, idrocarburi, pesticidi e solventi clorurati. Fitorisanamento (Phytoremediation)  Inquinanti organici ed inorganici  Substrati liquidi (es. acqua)  Aria Prof.sa Graziella Berta
  • 14. Accumulo dei metalli preferibilmente nella porzione epigea della pianta  Crescita rapida  Radici profonde  Facilità di propagazione  Capacità di accumulo e tolleranza del metallo di interesse (0.1 – 1% del peso secco) Piante iperaccumulatrici Prof.ssa Graziella Berta
  • 15. Piante idonee per il fitorisanamento ARBOREE ERBACEE Salice, pioppo  Pianta ripariale in grado di adattarsi facilmente a diversi tipi di suolo  Rapida ripresa vegetativa dopo la potatura  Grande biomassa  Elevato grado di traspirazione  Importante ruolo nelle successioni ecologiche  Capacità di simbiosi ECTO/ENDOMICORRIZICA  Applicazioni biotecnologiche PIOPPO Prof.ssa Graziella Berta5a SCUOLA NAZIONALE RESIDENZIALE SITI CONTAMINATI - Alessandria, 2009
  • 16. Risultati campo Caratterizzazione vegetazionale del sito Sul sito sono stati eseguiti rilievi di bordo e di campo e si sono evidenziate due zone piuttosto diverse dal punto di vista vegetazionale: bordo e campo. Nella zona di campo si è rilevata vegetazione frammentaria, molto disturbata, caratterizzata dalla preponderante presenza di infestanti tipiche delle colture.
  • 17. Risultati campo Alessandria 6/11/2003 Non ammendato Ammendato
  • 18. Risultati a a b b 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Foglie Radici Cuconcentration Controllo Cu 150ppm ConcentrazioneCu Peso secco (g) b a b a b a 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Controllo Cu 150 ppm Peso secco Radice (g) Peso secco Fusto (g) Peso secco Foglie (g) Effetto inibitorio sulla crescita: riduzione della biomassa  Ottima capacità di bioaccumulo del rame  Concentrazione di rame sette volte superiore nelle radici delle piante trattate rispetto al controllo
  • 19. Esperienze in campo con e senza il fungo micorrizico Glomus mosseae • C G.m. HM G.m. + HM Shoot Root Cadmium Chromium Nickel 85,8% 14,2% 72,6% 27,4% 82,9% 17,1% 66,6% 33,4% 21,9% 78,1% 12,5% 87,5% 47,3% 52,7% 36,3% 63,7% 18,1% 81,9% 58,7% 41,3%
  • 20. C 1,0+0,2 A** 0,8+0,4 A** 1,8+0,2 A** n.d. A** G.m. 1,8+0,2 A** 0,5+0,2 A** 2,9+0,4 A** 0,2+0,2 A** HM 47,5+6,0 B** 1,0+0,2 A** 4,3+0,3 B** 0,2+0,2 A** G.m. +HM CHROMIUM CONCENTRATION (g/g) ROOT STEM LEAF SEED 45,7+7,2 B** 1,3+0,2 A**4,1+0,3A** B** 0,1+0,1 C n.d. n.d. n.d. n.d. G.m. n.d. n.d. n.d. n.d. HM 217,2+26,9 A* 12,0+1,4 A* 12,1+0,9 A** 7,7+1,1 A* G.m. +HM CADMIUM CONCENTRATION (g/g) 163,9+20,0 16,6+1,8 11,2+0,7A* A*A**A* 7,8+0,6 ROOT STEM LEAF SEED C 4,3+0,9 A* 0,8+0,4 A* 4,8+0,4 A* n.d. G.m. 7,6+1,0 A* 0,2+0,1 A* 4,9+0,6 A* 2,3+1,3 A* HM 112,2+14,4 B* 19,4+2,0 B* 12,8+0,4 B* 17,0+2,8 B* C*C* ROOT STEM LEAF SEED G.m. +HM 122,5+13,7 29,1+2,5 17,1+1,717,6+1,5B* NICKEL CONCENTRATION (g/g) B*
  • 21. IPG 3-10 76 43 66 36 31 17,5 21,5 MW A C B A- Proteine alto peso molecolare B- Proteine basso peso molecolare C- Proteine basiche Risultati
  • 22. A- Proteine alto peso molecolare Cs12 Cs16 Cs13 Cs1 Cs2 Cs17 Cs12 Cs16 Cs1 Cs2 Cs13 Cs17 A Cs12 Cs16 Cs13 Cs1 Cs2 Cs17 Cs12 Cs16 Cs1 Cs2 Cs13 Cs17 Cs12 Cs16 Cs13 Cs1 Cs2 Cs17 Cs12 Cs16 Cs13 Cs1 Cs2 Cs17 Cs12 Cs16 Cs1 Cs2 Cs13 Cs17 Cs12 Cs16 Cs1 Cs2 Cs13 Cs17 A C Cu B- Proteine basso peso molecolare Cs7 Cs8 Cs5 Cs4 Cs18 Cs6 Cs10 Cs11 Cs5 Cs4 Cs7 Cs6 Cs8Cs11 Cs10 B Cs7 Cs8 Cs5 Cs4 Cs18 Cs6 Cs10 Cs11 Cs7 Cs8 Cs5 Cs4 Cs18 Cs6 Cs10 Cs11 Cs5 Cs4 Cs7 Cs6 Cs8Cs11 Cs10 Cs5 Cs4 Cs7 Cs6 Cs8Cs11 Cs10 B C Cu C- Proteine basiche Cs21 Cs9 Cs20 Cs22 Cs3 Cs19 Cs1 5 Cs9 Cs3 Cs20 Cs22 Cs23 Cs21 Cs15 C C Cu Un esempio… Risultati: proteine sottoespresse 42521309 Glycine max 47.72 / 5.31 Enolase VNQIGSVTESIEAVR EGLELLK 1600.8 800.4 Cs 1 27375524 Bradyrhizobium japonicum 38.39 / 8.38 ABC transporter substrate-binding protein VIDAESFAR1006.4Cs 4 18076088 Ricinus communis 18.15 / 8.95Cyclophilin EKVGSSSGR VVEGMDIVK AIEKVGSSSGR 905.5 988.5 1089.6 Cs 3 Proteine sottoregolate a a a a a b b b 0 50 100 150 200 Cs 1 Cs 10 Cs 11 Cs 18 Cs 19 OD C OD Cu Proteine sottoregolate a a a a a a 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Cs 3 Cs 4 Cs 8 OD C OD Cu a b 0 500 1000 1500 2000 2500 Cs 9
  • 23. Ringraziamenti AssoCanapa di Carmagnola Dr. Felice Giraudo Europa Metalli S.p.A Dr. Ciarlo Responsabile tecnico EM Università di Milano Bicocca Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e del Territorio Dr.ssa Sandra Citterio Università del Piemonte Orientale “A. Avogadro” Dipartimento di Scienze e Innovazione Tecnologica Dr. ssa Nadia Massa Dr. ssa Lara Boatti Chiara Cattaneo Dr.ssa Cristina Bagliani Dott. E. Bona. D. Gastaldi Università di Torino Dipartimento di Fisica Teorica Dr. Roberto Ugoccioni
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