Lo studio degli effetti della radiazione ionizzante sulle piante è un campo di indagine molto interessante per la biologia poiché è al centro di numerosi interessi scientifici che riguardano i programmi di miglioramento genetico delle colture; studi di radioecologia; e la possibilità di coltivare le piante in Sistemi Bio-Rigenerativi per il supporto alla vita umana nello Spazio (BLSSs - Bioregenerative Life Support Systems). Nell’ambito della biologia spaziale vegetale comprendere il comportamento delle piante superiori in un ambiente come quello dello Spazio, risulta estremamente importante in un’ottica futuristica della colonizzazione spaziale, in cui le piante potrebbero giocare un ruolo fondamentale come sostegno fisico e psicologico per gli astronauti durante le missioni di lunga durata. Nel contesto delle BLSSs le piante svolgerebbero un ruolo chiave sottraendo CO2 e producendo O2 attraverso la fotosintesi, rigenerando dunque l’aria, e fornendo al contempo cibo fresco per l’equipaggio. Tuttavia in ambiente spaziale le piante sarebbero soggette ad una serie di limitazioni imposte dagli stessi fattori ambientali che agiscono sulla Terra (temperatura, umidità, luce e pressione) seppur con una diversa intensità, oltre che all’azione di nuovi fattori, quali ridotta microgravità, elevati livelli di radiazioni cosmiche e campi magnetici modificati (Arena et al., 2013). I dati in letteratura, riguardanti gli effetti delle radiazioni ionizzanti sugli organismi vegetali non si prestano ad interpretazioni univoche. In generale, la gravità degli effetti delle radiazioni ionizzanti dipende sia da fattori legati alla radiazione stessa (ad esempio, il LET della radiazione, la dose totale, il tasso di dose) e sia dalle caratteristiche della pianta (ad esempio, la specie, la cultivar, l’età della pianta, la struttura dell'organo o tessuto, il livello di ploidia). In questo contesto, la ricerca proposta mira a valutare gli effetti di differenti dosi di radiazioni ionizzanti a basso ed alto LET (Linear Energy Transfer) su diverse specie di piante superiori mediante un approccio multidisciplinare. Questi esperimenti hanno permesso di identificare, per le specie studiate, i valori soglia al di sopra dei quali gli effetti benefici della radiazione (o fenomeni ormetici) si trasformano in danni irreversibili a livello funzionale e strutturale. Tali informazioni si rivelano di grande utilità per suggerire una possibile utilizzazione di queste specie a bordo delle BLSSs.

Effetti delle radiazioni ionizzanti ad alto e a basso LET (Linear Energy Transfer) sulle piante superiori,

ARENA, CARMEN
2015

Abstract

Lo studio degli effetti della radiazione ionizzante sulle piante è un campo di indagine molto interessante per la biologia poiché è al centro di numerosi interessi scientifici che riguardano i programmi di miglioramento genetico delle colture; studi di radioecologia; e la possibilità di coltivare le piante in Sistemi Bio-Rigenerativi per il supporto alla vita umana nello Spazio (BLSSs - Bioregenerative Life Support Systems). Nell’ambito della biologia spaziale vegetale comprendere il comportamento delle piante superiori in un ambiente come quello dello Spazio, risulta estremamente importante in un’ottica futuristica della colonizzazione spaziale, in cui le piante potrebbero giocare un ruolo fondamentale come sostegno fisico e psicologico per gli astronauti durante le missioni di lunga durata. Nel contesto delle BLSSs le piante svolgerebbero un ruolo chiave sottraendo CO2 e producendo O2 attraverso la fotosintesi, rigenerando dunque l’aria, e fornendo al contempo cibo fresco per l’equipaggio. Tuttavia in ambiente spaziale le piante sarebbero soggette ad una serie di limitazioni imposte dagli stessi fattori ambientali che agiscono sulla Terra (temperatura, umidità, luce e pressione) seppur con una diversa intensità, oltre che all’azione di nuovi fattori, quali ridotta microgravità, elevati livelli di radiazioni cosmiche e campi magnetici modificati (Arena et al., 2013). I dati in letteratura, riguardanti gli effetti delle radiazioni ionizzanti sugli organismi vegetali non si prestano ad interpretazioni univoche. In generale, la gravità degli effetti delle radiazioni ionizzanti dipende sia da fattori legati alla radiazione stessa (ad esempio, il LET della radiazione, la dose totale, il tasso di dose) e sia dalle caratteristiche della pianta (ad esempio, la specie, la cultivar, l’età della pianta, la struttura dell'organo o tessuto, il livello di ploidia). In questo contesto, la ricerca proposta mira a valutare gli effetti di differenti dosi di radiazioni ionizzanti a basso ed alto LET (Linear Energy Transfer) su diverse specie di piante superiori mediante un approccio multidisciplinare. Questi esperimenti hanno permesso di identificare, per le specie studiate, i valori soglia al di sopra dei quali gli effetti benefici della radiazione (o fenomeni ormetici) si trasformano in danni irreversibili a livello funzionale e strutturale. Tali informazioni si rivelano di grande utilità per suggerire una possibile utilizzazione di queste specie a bordo delle BLSSs.
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