L'inquinamento ambientale dovuto alla presenza di metalli tossici, tra cui Cadmio (Cd) e Arsenico (As), rappresenta un forte rischio sia per gli ecosistemi, che l'uomo. Infatti, la presenza di questi inquinanti nei suoli e nelle acque non solo altera lo sviluppo e la produttività delle colture vegetali ma, se assorbiti e traslocati negli organi edibili, possono entrare nella catena alimentare e diventare una potenziale forma di contaminazione per gli animali e per l'uomo.
Oryza sativa L. è la principale fonte di sostentamento per circa metà della popolazione mondiale ed anche una potenziale forma di contaminazione da Cd e As, in quanto in grado di assorbire e traslocare nelle cariossidi quantità tossiche di questi inquinanti.
E' stato dimostrato che il Cd e l'As alterano lo sviluppo e la produttività delle piante, agendo in primo luogo sul normale sviluppo dell'apparato radicale interferendo negativamente con la sintesi e trasporto dell'auxina, principale ormone vegetale. La corretta distribuzione di questo ormone all'interno degli apici radicali, dovuta sia ad trasporto dagli organi aerei della pianta, che attraverso una biosintesi locale, è necessaria, infatti, per un corretto funzionamento e sviluppo di un apparato radicale sano nel tempo.
L'ossido nitrico (NO) è una molecola segnale gassosa il cui interesse, negli ultimi anni, è aumentato enormemente in quanto in grado di modulare le risposte agli stress ambientali, sia di tipo biotico che abiotico. È probabile infatti che, nella percezione e risposta allo stress ambientale, giochi un ruolo importante non solo nella percezione e trasduzione del segnale auxinco, ma anche nella sua biosintesi e conversione nella forma biologicamente attiva nell'induzione della rizogenesi.
Lo scopo della ricerca proposta é quello di mettere in luce il ruolo dell'NO e dell'interazione auxina-NO nella formazione e sviluppo dell'apparato radicale in piantine di Oryza sativa L. esposte a Cd e As.
Il fitorimedio di suoli inquinati da metalli pesanti o metalloidi, in quanto tecnica ambientalmente ed economicamente sostenibile, rappresenta una valida alternativa agli attuali trattamenti fisico-chimici di bonifica di siti contaminati.
Tuttavia, ad oggi, solo un esiguo numero di specie vegetali viene utilizzato nei progetti di bonifica, a causa del limitato numero di piante iperaccumulatrici presenti in natura.
La maggior parte delle piante, infatti, si rivela di scarsa applicazione nei progetti di fitorimedio in quanto fortemente danneggiate dalla presenza dei metalli tossici nel terreno, e l'organo che ne risente in maggior misura è proprio l'apparato radicale.
Risulta, pertanto, di grande interesse, comprendere i meccanismi alla base degli effetti tossici dei suddetti inquinanti sulle specie vegetali, in particolar modo sul loro apparato radicale. Questa aumentata conoscenza potrebbe permettere, di conseguenza, la caratterizzazione di quei meccanismi/processi collegati ad un incremendo della tolleranza ai metalli pesanti/metalloidi oppure collegati ad un incremendo del loro assorbimento ed accumulo negli organi sotterranei e conseguente limitazione della traslocazione agli organi aerei.
É proprio la traslocazione e l'accumulo negli organi aerei di specie vegetali edibili uno dei principali problemi connessi con l'inquinamento dei suoli da parte dei metalli pesanti/metalloidi. Questi inquinanti, infatti, si concentrato lungo la catena alimentare, rappresentando un serio rischio per la salute sia degli animali che dell'uomo.
Inoltre, la presenza di questi inquinanti del terreno, alterando lo sviluppo e la morfoglia di importanti colture di interesse agrario, determina un enorme perdita economica in termini di diminuzione della produzione.
La contaminazione ambientale da parte di Cd e As rappresenta un rischio per la salute umana di milioni di persone. L'esposizione prolungata a questi due elementi tossici causa, nel tempo, una serie di gravi patologie, tra cui il cancro. L'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) ha classificato il Cd e l'As nel Gruppo I, ossia tra le sostanze cancerogene per le persone capaci di generare eventi di intossicazioni acute e croniche.
Alti livelli di As e Cd sono stati registrati in Bangladesh, India, Cina e USA mentre in Europa e precisamente in Romania, Ungheria ed Italia sono stati rilevati alti livelli di As nel suolo e nelle acque. In tutti questi paesi, i più alti livelli di As sono stati registrati in concomitanza con la presenza di Cd nel comparto ambientale interessato.
Il riso risulta essere l'alimento di base per circa metà della popolazione mondiale mentre in Europa, l'Italia è la maggiore produttrice ed esportatrice di questo prezioso cereale. Purtroppo, questo alimento è anche uno dei più rischiosi per la salute dell'uomo, in quanto riesce ad accumulare alti livelli di Cd e di As nelle cariossidi. Nonostante a riguardo vi sia la necessità di piani di incremento della sicurezza alimentare, la crescente domanda di cibo data dal costante incremento della popolazione mondiale rende necessario un aumento della produttività di queste colture, in particolare in condizioni ambientali avverse.
Benchè negli ultimi anni siano stati raggiunti molti risultati riguardo lo studio degli effetti dei metalli tossici sul riso tuttavia, ad oggi, dati circa l'analisi degli effetti di Cd e As sull'apparato radicale di riso sono ancora incompleti.
In particolare, non è ancora mai stata analizzata l'interazione tra auxina e ossido nitrico durante lo sviluppo radicale di riso.
In conclusione, le principali innovazioni del progetto di ricerca sono correlate alla comprensione dei meccanismi attraverso i quali il riso può modificare l'apparato radicale senza subire consistenti danni per lo sviluppo e produttività ed eventualmente aumentare la tolleranza al Cd e all'As e all'identificazione dei processi e delle pratiche che portino ad un incremento dell'accumulo di questi metalli nella radice, impedendone allo stesso tempo una loro traslocazione agli organi aerei e in particolare alle cariossidi.