Investigation on genes possibly involved in the response to heavy metals in Cynara cardunculus L.

In plants, heavy metals stress may ultimately lead to serious consequences for human health. Cadmium (Cd) and arsenic (As) are frequently found in soils contaminated by mining or other industrial activities. Through food chain, these metals may enter into the human body, causing cardiovascular diseases and cancer. Cardoon (Cynara cardunculus L.) is a perennial crop, particularly adapted to the Mediterranean environment. It is able to accumulate heavy metals from polluted soils and thus it seems to tolerate this stress. The aim of this thesis was to characterize the transcriptional modulation of six genes that may be involved in the response to heavy metals stress and accumulation in C. cardunculus L.. The rate of seed germination of two different C. cardunculus varieties, altilis and sylvestris, was scored on agar plates medium containing Cd, As and Cd + As at 0, 10. 50, 100 and 200 micromolar concentrations. Transcriptional levels of Natural resistance of macrophage isoforms 1 (NRAMP1) and 3 (NRAMP3), Zinc/Iron Protein 11 (ZIP11), Heavy metal ATPase 3 (HMA3), Phosphate transporter 1 (PHT1) and ABC transporter C1 (ABCC1) were assayed by real time PCR in the two cardoon varieties, altilis and sylvestris, grown for two or three weeks on solid ½ MS medium containing Cd or As at 0, 25 and 50 micromolar concentrations. The results showed that both cardoon varieties were able to germinate under heavy metals contamination but just in sylvestris a clear correlation with an increased level of expression of genes involved in Cd and As transport was observed.

Nelle piante, i metalli pesanti possono portare a gravi conseguenze per la salute umana. Il cadmio (Cd) e l'arsenico (As) si trovano spesso in terreni contaminati da attività minerarie o altre attività industriali. Attraverso la catena alimentare, questi metalli possono entrare in contatto con l uomo, causando malattie cardiovascolari e cancro. Il Cardo (Cynara cardunculus L.) è una coltura perenne, particolarmente adattata all'ambiente mediterraneo. È in grado di accumulare metalli pesanti da suoli inquinati e quindi sembra tollerare questo stress. Lo scopo di questa tesi è stato di analizzare i livelli trascrizionali di sei geni che potrebbero essere coinvolti nella risposta allo stress e all'accumulo di metalli pesanti in C. cardunculus L. Il tasso di germinazione dei semi di due diverse varietà di C. cardunculus, altilis e sylvestris, è stato valutato su piastre di agar contenenti Cd, As e Cd + As a 0, 10. 50, 100 e 200 micromolare. I livelli trascrizionali di Natural resistance of macrophage isoforms 1 (NRAMP1) and 3 (NRAMP3), Zinc / Iron Protein 11 (ZIP11), Heavy metal ATPase 3 (HMA3), Phosphate transporter 1 (PHT1) e ABC transporter C1 (ABCC1) sono stati saggiata mediante real time PCR nelle due varietà di cardo, altilis e sylvestris, coltivate per due o tre settimane su terreno solido ½ MS contenente Cd o As a concentrazioni di 0, 25 e 50 micromolare. I risultati hanno mostrato che entrambe le varietà di cardo sono in grado di germinare in presenza di metalli pesanti ma solo in sylvestris con una chiara correlazione, mostrando un livello più alto di espressione dei geni coinvolti nel trasporto di Cd e As.