eichhornia crassipes, una pianta infestante utile per processi di

EICHHORNIA CRASSIPES, UNA PIANTA INFESTANTE UTILE PER PROCESSI DI
DISINQUINAMENTO AMBIENTALE? UNA CARATTERIZZAZIONE
ELETTROFISIOLOGICA
A. Paganetto, A. Carpaneto, A. Cantù e F. Gambale
Istituto di Cibernetica e Biofisica, Via De Marini 6, 16149 Genova
Viene definita con il termine di "Phytoremediation" la coltivazione, in ambienti contaminati da metalli
pesanti, di specie vegetali metallofite che rimuovono i metalli dal terreno, iperaccumulandoli nelle radici o nelle
parti aree, comportandosi di conseguenza come vere e proprie "pompe ad energia solare". Questo processo può
rappresentare una strategia affidabile in grado di coniugare, a costi contenuti, la decontaminazione da metalli
pesanti con la valorizzazione estetica del paesaggio in ambienti altrimenti assai difficilmente recuperabili e
fruibili.
Il giacinto d’acqua, Eichhornia crassipes, è una pianta acquatica originaria dell’America Meridionale che,
trapiantata per mano dell’uomo in altri paesi a clima tropicale o umido, ha rapidamente colonizzato laghi e fiumi
entrando in competizione con le specie autoctone. L’elevata mobilità conferita dai fusti galleggianti e la
riproduzione vegetativa sono caratteristiche fondamentali per la sua rapida diffusione su vaste aree. E. crassipes
è attualmente ritenuta una delle piante acquatiche infestanti più dannose sia dal punto di vista ecologico che da
quello economico. Nei paesi mediterranei a clima temperato E. crassipes prolifera in modo vegetativo senza dar
luogo a fenomeni a carattere invasivo o a processi di competizione con le specie acquatiche indigene.
Il giacinto d'acqua, però, è anche una pianta metallofita dotata di notevoli proprietà di assorbimento di
metalli pesanti, idrocarburi alifatici e di altri composti chimici inquinanti. Per queste ragioni le proprietà del
giacinto vengono studiate intensivamente allo scopo di utilizzare tale pianta in sistemi di "phytoremediation"
come sistema di decontaminazione naturale dai metalli pesanti. Esistono svariati meccanismi fisiologici che
permettono a piante metallofite di crescere e proliferare in terreni inquinati. Per quanto riguarda la
neutralizzazione di metalli pesanti, cellule vegetali diverse seguono strategie differenti e complementari quali ad
esempio: i) interazione con peptidi ricchi di gruppi tiolici (SH), quali glutatione (γ-glutamil-cisteinil-glicine),
fitochelatine (derivate enzimaticamente da glutatione), metallotionine (peptidi di origine ribosomiale); ii)
formazione di precipitati insolubili, quali fitati di Zn e solfuri di Cd; iii) trasferimento e compartimentazione nel
vacuolo in forma di complessi con malato e citrato.
Per studiare quest'ultimo processo abbiamo messo a punto la metodica di patch-clamp per la registrazione
di correnti ioniche dal vacuolo delle radici di E. crassipes e stiamo analizzando con particolare attenzione gli
effetti di ioni metallici sui canali che caratterizzano questo preparato. In configurazione "whole-vacuole", ad alte
concentrazioni di calcio citoplasmatico (0.1 mM), per potenziali positivi le correnti identificate sono dominate
da una componente ad attivazione lenta (thalf = 1.5 s a V=+60 mV) tipica del canale denominato Slow Vacuolar
(SV). L'agente riducente ditiotreitolo (DTT) a concentrazioni di 10 mM è in grado di modulare il canale SV
inducendo un aumento della corrente del 25% a V=+60 mV mentre 5 mM dello ione divalente nichel inibiscono
completamente il canale allo stesso potenziale. Misure di singolo canale in patch escisso indicano l'esistenza di
diversi sistemi di trasporto passivo in intervalli di potenziale differenti. Sono in corso misure per verificare la
permeabilità da parte di ioni divalenti attraverso il poro di questi canali e per evidenziare eventuali differenze in
analoghi canali di piante non-metallofite.