Un approccio trascrittomico per decifrare la mitigazione dello stress da freddo esercitata dall'applicazione di un estratto di alghe brune in pomodoro.

Cold stress is one of the main abiotic stresses that afflict cultivated plants, inducing processes that cause a reduction in productivity, and a limitation of the geographical area of cultivation. This problem is also important in temperate areas that may suffer from frosts out of season. In order to mitigate the negative effects of cold stress on crops, there is increasing interest in the use of biostimulants as an alternative or in combination with chemical fertilizers. Tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most important vegetable crops in the world, in terms of cultivation, production, and in economic terms. Tomato plant is adapted to temperate-warm climate, requiring a minimum germination temperature of 12-13°C and 22-25°C to develop and being productive. Thus, it can be susceptible to cold stress at various stages of its cultivation. The purpose of this thesis was to identify and analyze the molecular targets of a treatment with a biostimulant based on brown algae (BSE) and its mode of action in the mitigation of cold stress in tomato plants with RNA-analysisSeq. Moreover, the study provides valuable information for the development of sustainable and effective strategies to improve tomato production in cold stress conditions. Tomato plants (Solanum lycopersicum L. cv. Micro-Tom) were grown in climate cell and treated with BSE to study their effects under cold stress. The experimental design considered the comparison between plants subjected to cold stress and unstressed plants. Transcriptomic analysis of plants under the four test conditions (cold/no-cold, treated/untreated) was carried out at two different time points, which showed that the product has a positive effect on the chlorophyll pathways, flavonoids, tannins, total phenol compounds and proline. These metabolites were then quantified to confirm their actual increased presence in plants undergoing treatment with the biostimulant. These metabolites are antioxidant hormones, so the study highlighted the role of these antioxidants in increasing the resistance to low temperatures of tomatoes.

Lo stress da freddo è uno dei principali stress abiotici che affliggono le piante coltivate, inducendo processi che causano una riduzione della produttività, e una limitazione dell’area geografica di coltivazione. Questo problema risulta importante anche in zone temperate che possono risentire di gelate fuori stagione. Al fine di mitigare gli effetti negativi dello stress da freddo sulle colture, vi è crescente interesse per l’impiego dei biostimolanti in alternativa o in combinazione ai fertilizzanti chimici. Il pomodoro (Solanum lycopersicum L.), è al giorno d’oggi una delle colture orticole più importanti al mondo sia in termini di coltivazione e produzione sia in termini economici. Il pomodoro è una pianta da clima temperato-caldo, esigendo una temperatura minima di germinazione di 12-13°C e di 22-25°C per svilupparsi, e produrre e può risultare suscettibile allo stress da freddo in varie fasi della sua coltivazione. L’obiettivo del presente lavoro di tesi è stato quello di individuare ed analizzare i bersagli molecolari di un trattamento con un biostimolante a base di alghe brune (BSE), e la sua modalità d’azione nell’attenuare lo stress da freddo in piante di pomodoro attraverso l’analisi RNA-Seq, fornendo preziose informazioni per lo sviluppo di strategie sostenibili ed efficaci nel miglioramento della produzione del pomodoro in condizioni di stress da freddo. Piante di pomodoro (Solanum lycopersicum L. cv. Micro-Tom) sono state allevate in cella climatica e sottoposte ad un trattamento con BSE per studiarne gli effetti in condizioni di stress da freddo. Nel disegno sperimentale è stato considerato il confronto fra piante trattate con lo stress da freddo e piante non trattate. È stata effettuata l’analisi trascrittomica delle piante nelle quattro condizioni sperimentali (freddo/non freddo, trattato/non trattato) in due time point differenti, la quale ha messo in luce che il prodotto ha un effetto positivo sui pathway della clorofilla, dei flavonoidi, dei tannini, dei composti fenoli totali e della prolina. Questi metaboliti sono stati poi quantificati per confermarne la loro effettiva maggior presenza nelle piante sottoposte al trattamento con il biostimolante. Questi metaboliti sono degli ormoni antiossidanti, quindi lo studio ha messo in evidenza il ruolo di questi antiossidanti nell’aumentare la resistenza alle basse temperature del pomodoro.