Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2948
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dc.contributor.advisorColla, Giuseppe-
dc.contributor.authorPradeep, Kumar-
dc.date.accessioned2016-09-29T14:09:43Z-
dc.date.available2016-09-29T14:09:43Z-
dc.date.issued2015-07-07-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2067/2948-
dc.descriptionDottorato di ricerca in Ortoflorofrutticolturait
dc.description.abstractAmong the heavy metals, Cadmium (Cd) and nickel (Ni) are the most hazardous metals and their excess level in soil or irrigation water causes considerable damage to crop plants. Grafting has become an effective and sustainable tool in providing plant tolerance to various abiotic stresses, in particular of fruiting vegetables. In present research program, grafting potential was explored in mitigating adverse effects of elevated level of Cd or Ni in tomato (Solanum lycopersicum L.). The aim of this PhD dissertation was to improve tomato plants tolerance to heavy metals stress, in particular of Cd and Ni by grafting onto appropriate rootstock(s). In addition, the rootstock mediated plant tolerance mechanisms were studied at cellular and molecular level. The role of candidate genes (LeNRAMP3 and LeFER) function in Cd tolerance was also studied. Furthermore, in next step, the integrated response of grafting with arbuscular mycorrhizal (AM; Rhizophagus irregularis) inoculation in further enhancement of Cd tolerance was investigated. Tomato plants whether non-grafted, self-grafted or grafted onto rootstocks of tomato (Maxifort and Unifort) or eggplant (Black Beauty) were adversely affected by excess concentration (i.e, 25 and 50 μM) of Cd or Ni in growing medium as evident by reduced plant growth and fruit yield. However, plants grafted onto tomato rootstocks, especially onto Maxifort shown better performance to mitigate adverse effects of heavy metals as shown by higher fruit yield and plant biomass, compared to others. We herein, demonstrate that the higher yield and biomass production in tomato rootstocks grafted plants, especially onto Maxifort was due to better ability of rootstock in particular of translocation of nutrient elements to shoot, higher leaf pigments contents, SPAD index and photochemical efficiency of PSII. In addition, their better ability to reduce oxidative stress, evident by lipid peroxidation and ion leakage, by induction of antioxidants- enzymes (CAT, APX or GPX) and -non-enzymes like carotenoid, proline and certain other metabolites. The over expression of LeNRAMP3 gene in leaves support Maxifort grafted plants ability to Cd stress tolerance by providing higher availability of certain nutrient elements under Cd stress. Moreover, Maxifort rootstock could also efficiently limit the translocation of toxic metals, especially of Cd to the aerial plant parts (leaf + stem + fruit). Moreover, the expected positive response of AM fungi in providing plant tolerance to Cd stress especially under given moderate level of Cd stress (25μM), in later phase of study, could not be observed. Finally, from these investigations it can be concluded that tomato grafting onto appropriate rootstock such as Maxifort could alleviate Cd or Ni stressen
dc.description.abstractCadmio (Cd) e nickel (Ni) sono tra i metalli pesanti più pericolosi in natura ed elevati livelli di questi metalli nel terreno o nelle acqua irrigue possono causare notevoli danni alle colture e creare problemi di sicurezza alimentare a causa dell’accumulo dei metalli nella parte edule. L'innesto è diventato uno strumento efficace e sostenibile in Solanaceae e Cucurbitaceae per aumentare il grado di tolleranza delle piante a vari tipi di stress abiotici. L’attività di ricerca ha avuto come obiettivo quello di valutare il contributo potenziale dell’innesto nel mitigare gli effetti negativi di elevati livelli di Cd o Ni su pomodoro (Solanum lycopersicum L.). Lo scopo della tesi di dottorato è stato quello di verificare la possibilità di migliorare la tolleranza in pomodoro a metalli pesanti, in particolare di Cd e Ni, tramite l’innesto su appropriati portainnesti. Inoltre, i meccanismi che mediano la tolleranza delle piante a tali stress sono stati studiati a livello cellulare e molecolare. E’ stato inoltre studiata l’espressione genica di alcuni geni (LeNRAMP3 e LeFER) in funzione della tolleranza al Cd. Successivamente è stata valutata la possibilità di migliorare ulteriormente la tolleranza a stress da Cd attraverso l’integrazione dell’innesto su portinnesto tollerante con l’inoculazione di micorrizza arbuscolare (AM; Rhizophagus irregularis). Piante di pomodoro non innestate, auto-innestate o innestate su portinnesti di pomodoro (Maxifort e Unifort) o di melanzana (Black Beauty) sono stati influenzati negativamente dalla eccessiva concentrazione di Cd o Ni (25 e 50 μM) nella soluzione, con evidente riduzione della crescita delle piante e della resa dei frutti. Tuttavia, piante innestate su portinnesti di pomodoro, in particolare su Maxifort hanno mostrato risultati migliori sulla mitigazione gli effetti negativi dei metalli pesanti avendo questi una maggiore resa in frutti e biomassa della pianta, rispetto alle piante innestate su altri portinnesti. La ricerca ha messo in evidenza che la più alta resa in frutti e biomassa in piante innestate su portinnesti di pomodoro, soprattutto sul Maxifort, è dovuta in particolare ad una migliore capacità dei portinnesti di traslocare gli elementi nutritivi verso gli apici vegetativi, un maggiore contenuto di pigmenti nelle foglie, un migliore indice SPAD ed una più alta efficienza fotochimica del PSII. E’ stata inoltre evidenziata una loro migliore capacità di ridurre lo stress ossidativo tramite perossidazione lipidica e perdita di ioni per induzione di enzimi antiossidanti (CAT, APX o GPX), carotenoidi, prolina e alcuni altri metaboliti. La sovraespressione genica di LeNRAMP3 nelle foglie supporta la tesi che piante innestate su Maxifort hanno maggiore tolleranza allo stress da Cd, garantendo alla pianta maggiore Pradeep Kumar April 2015 PhD Thesis IV disponibilità di alcuni elementi nutritivi. Inoltre, il portainnesto Maxifort limita in modo efficace la traslocazione di metalli tossici, in particolare dei Cd verso le parti aeree della pianta (come foglie, fusti e frutti). Nessun effetto positivo sulla tolleranza allo stress da Cd è stato riscontrato con funghi AM. Dai risultati emersi quindi si può concludere che l’innesto di pomodoro su portainnesti appropriati come Maxifort può alleviare stress dovuti da metalli pesanti come Cd e Niit
dc.language.isoenit
dc.publisherUniversità degli studi della Tuscia - Viterboit
dc.relation.ispartofseriesTesi di dottorato di ricerca. 27. ciclo-
dc.subjectGraftingen
dc.subjectHeavy metalsen
dc.subjectTomatoen
dc.subjectCadmiumen
dc.subjectNickelen
dc.subjectInnestoit
dc.subjectMetalli pesantiit
dc.subjectPomodoroit
dc.subjectCadmioit
dc.subjectAGR/04-
dc.titleImproving heavy metal stress tolerance in tomato by graftingen
dc.title.alternativeMiglioramento stress da metalli pesanti in pomodoro mediante innestoit
dc.typeDoctoral Thesisen
item.fulltextWith Fulltext-
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.cerifentitytypePublications-
item.grantfulltextopen-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
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