Misurare la vitalità delle piante per mezzo della fluorescenza della clorofilla

La fluorescenza rappresenta una forma di dissipazione dell’energia luminosa da parte della clorofilla a. Si tratta di una frazione molto piccola rispetto al totale dell’energia assorbita (circa il 2-5%), e anche rispetto a quella dissipata sotto forma di calore. Tuttavia essa possiede caratteristiche peculiari e, tramite lo studio della fluorescenza stessa, è possibile determinare il destino degli elettroni all’interno della catena di trasporto della fase luminosa della fotosintesi. Grazie a queste proprietà lo studio della fluorescenza della clorofilla è molto usato sia in ricerche pure (indagini sulla natura e lo sviluppo dell’apparato fotosintetico nei vegetali) che applicate. In particolare, la fluorescenza permette di determinare precocemente l’insorgenza di condizioni di stress nelle piante. In anni recenti sono stati sviluppati e immessi sul mercato numerosi strumenti, che hanno reso l’analisi della fluorescenza una routine veloce e poco costosa. In pratica, a seconda della strumentazione usata, sono possibili due approcci: 1) L’analisi della cinetica veloce (fluorescenza diretta), che si basa sullo studio degli eventi che avvengono nel primo secondo di illuminazione di un campione adattato al buio. Tale studio è codificato nel cosiddetto JIP-test, e fornisce informazioni sulle rese quantiche massime per quanto riguarda la trattenuta degli elettroni da parte dei centri di reazione dei fotosistemi 2, la loro capacità di essere trasferiti attraverso la catena di trasporto degli elettroni, e la loro capacità di alimentare gli accettori finali oltre il fotosistema 1; 2) La fluorescenza modulata, che studia in particolare le rese quantiche reali dei campioni adattati alla luce. In tal modo si ottengono informazioni relative alla disponibilità effettiva di elettroni per l’alimentazione dei processi metabolici, compreso il ciclo di Calvin-Benson della fotosintesi. Inoltre la fluorescenza modulata fornisce la misura del “non-photochemical quenching”, che rappresenta una forma di dissipazione controllata dell’energia per la protezione dell’apparato fotosintetico. In questo volume, dopo aver descritto dettagliatamente la caratteristiche dell’apparato fotosintetico ed i processi che vi avvengono, vengono presentati i principi generali della fluorescenza. Dopo di che vengono descritte le caratteristiche della fluorescenza diretta e modulati, e vengono presentati i parametri comuni e peculiari di queste due tecniche. Successivamente vengono brevemente presentati altri approcci innovativi all’analisi della fluorescenza (chlorophyll fluorescence imaging, assorbanza del P700, fluorescenza ritardata) e la strumentazione relativa. Una parte importante del volume è costituita dalla descrizione delle possibili applicazioni delle tecniche di fluorescenza per l’analisi di vari tipi di stress (aridità, alte radiazioni luminose, UV, alte e basse temperature, salinità, diserbanti, inquinamento ecc.) e, conseguentemente il loro possibile uso in agricoltura, selvicoltura e per la protezione dell’ambiente.