Studio dei meccanismi molecolari di risposta agli stress biotici e abiotici in vite e dell’interazione pianta microbioma

The activities of my doctoral course are part of the European REVINE project which aims to apply regenerative viticulture practices in the Mediterranean environment to reduce the impact of climate change and promote the conservation of the ecosystem and biodiversity in viticulture. Viticulture for table grapes represents one of the most important sectors in the global socio-economic context, with a production of around 31 million tonnes worldwide. Furthermore, consumer preferences toward a product with specific agronomic and organoleptic characteristics have increased in recent years. However, extreme climate events are compromising the health of the grapevine, the yield, and the quality of table grapes. In this regard, my PhD research aimed to advance understanding of grapevine molecular responses to environmental stresses, especially drought, and to explore regenerative viticulture practices. To achieve this objective, the research focused on the following activities: - Study the response to water stress, at a physiological and molecular level, of five new grapevine genotypes obtained from the breeding program carried out at the CREA, Viticulture and Enology research center of Turi (BA). For this experiment, the measurements of stomatic conductance, and water stem potential were carried out and transcriptomic analyses on shoots were performed to evaluate the levels of gene expression, the functions of the genes, and the biological pathways in which they are involved. - Evaluating the impact of SynCom application on different grapevine genotypes, with a particular focus on the evolution of the soil microbiome and its potential to enhance stress tolerance through regenerative viticulture practices. In this last regard, two grapevine genotypes were subjected during the planting phase to inoculation with a synthetic community of rhizosphere microorganisms (SynCom), and soil metagenomic analyzes were performed to evaluate the ability of these microorganisms to resist different types of stress-related to the planting phase and environmental conditions. These last two activities were conducted in collaboration with Ermes Fruit Company in Noicattaro (BA) and partners of the REVINE project. The obtained results allowed increase knowledge about molecular responses to environmental stress, particularly considering factors linked to the characteristics of genotype, rootstock, environment (soil and topsoil), and soil management. New insights on the interaction of these factors are emerging which would favour in the future the development of sustainable strategies that increase the resilience of the grapevine to cope with climate change.

Le attività del mio corso di dottorato fanno parte del progetto europeo REVINE che mira ad applicare pratiche di viticoltura rigenerativa nell'ambiente mediterraneo per ridurre l'impatto dei cambiamenti climatici e promuovere la conservazione dell'ecosistema e della biodiversità in viticoltura. La viticoltura dell'uva da tavola rappresenta uno dei settori più importanti nel contesto socio-economico globale, con una produzione di circa 31 milioni di tonnellate a livello mondiale. Inoltre, negli ultimi anni sono aumentate le preferenze dei consumatori verso un prodotto con specifiche caratteristiche agronomiche e organolettiche. Tuttavia, gli eventi climatici estremi stanno compromettendo la salute della vite, la resa e la qualità dell'uva da tavola. A questo proposito, la mia ricerca di dottorato mira a far progredire la comprensione delle risposte molecolari della vite agli stress ambientali, in particolare alla siccità, e ad esplorare pratiche di viticoltura rigenerativa. Per raggiungere questo obiettivo, la ricerca si è concentrata sulle seguenti attività: - Studiare la risposta allo stress idrico, a livello fisiologico e molecolare, di cinque nuovi genotipi di vite ottenuti dal programma di miglioramento genetico svolto presso il CREA, centro di ricerca per la viticoltura e l'enologia di Turi (BA). Per questo esperimento sono state effettuate le misure della conduttanza stomatica e del potenziale idrico dello stelo e sono state eseguite analisi trascrittomiche sui germogli per valutare i livelli di espressione genica, le funzioni dei geni e le vie biologiche in cui sono coinvolti. - Valutazione dell'impatto dell'applicazione di SynCom su diversi genotipi di vite, con particolare attenzione all'evoluzione del microbioma del suolo e al suo potenziale di migliorare la tolleranza agli stress attraverso pratiche di viticoltura rigenerativa. A quest'ultimo proposito, due genotipi di vite sono stati sottoposti durante la fase di impianto all'inoculo con una comunità sintetica di microrganismi della rizosfera (SynCom), e sono state eseguite analisi metagenomiche del suolo per valutare la capacità di questi microrganismi di resistere a diversi tipi di stress legati alla fase di impianto e alle condizioni ambientali. Queste ultime due attività sono state condotte in collaborazione con l'azienda frutticola Ermes di Noicattaro (BA) e i partner del progetto REVINE. I risultati ottenuti hanno permesso di aumentare le conoscenze sulle risposte molecolari agli stress ambientali, in particolare considerando fattori legati alle caratteristiche del genotipo, del portinnesto, dell'ambiente (suolo e suo strato superficiale) e della gestione del suolo. Stanno emergendo nuove intuizioni sull'interazione di questi fattori che favorirebbero in futuro lo sviluppo di strategie sostenibili che aumentino la resilienza della vite per far fronte ai cambiamenti climatici.