PROGETTO LIFE TRELAGHI
LIFE 02/ENV/IT/000079
CONVEGNO CONCLUSIVO
Lago di Endine
Milano, 30 Ottobre 2006
Palazzo Le Stelline - Sala Toscanini
“interventi per la riduzione dell’eutrofizzazione
nelle acque di due piccoli laghi italiani”
I funghi in “bioremediation” e come
“biomonitors”: il lago di ENDINE, un caso di
studio
Anna Maria Picco
UNIVERSITA’ di PAVIA
Dipartimento di Ecologia del Territorio e degli Ambienti
Terrestri
[email protected]
CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA
BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE - SIENA
Introduzione
• Cosa sono i funghi
• il loro ruolo in natura (le loro caratteristiche
ecologiche)
• le loro caratteristiche nutrizionali
• la loro importanza nel contesto del progetto
LIFE 02/ENV/IT/000079
Il mondo è pieno di funghi: i frutti vengono fermentati, i
vegetali si ammalano e….marciscono, i corpi fruttiferi
(comunemente noti come funghi a cappello) vengono raccolti
nei boschi. Tutti questi eventi hanno in comune una cosa: la
presenza del micelio nascosto di migliaia di specie fungine.
Le muffe, i lieviti, i funghi a cappello e… molti altri…. I funghi
sono ovunque intorno a noi.
Sono gli ultimi importanti degradatori della sostanza organica,
riciclano i nutrienti; un tempo si pensava fossero piante ma…
ora costituiscono un regno, quello dei
FUNGHI
DAL 1969 (Whittaker): i Funghi sono
considerati un REGNO a sé stante
In linea generale sono da considerare FUNGHI quegli
organismi che possiedono le seguenti caratteristiche:
sono eucarioti
sono senza plastidi
sono eterotrofi, con nutrizione per assorbimento
possiedono parete cellulare che contiene chitina e ßglucani (NON CONTENGONO CELLULOSA)
Funghi nemici
Danni allo
stoccaggio
Manifestazioni
allergiche
Malattie delle Piante
Micotossine
Micosi di animali e uomini
Funghi amici
BIOREMEDIATION
(Phanerochaete)
Ecologia forestale
(Micorrize)
Lotta biologica
(Contro insetti, nematodi)
Attività enzimatica
(Formaggi, Tempeh, Enzimi
industriali)
Biomassa
(Cibo, Micoproteine)
Biotrasformazioni
Metaboliti utili
(pane, vino, alcool,…)
(Antibiotici, Fito-ormoni)
• I funghi sono organismi in grado di
colonizzare i più svariati substrati e di
svilupparsi nelle condizioni ambientali più
disparate.
• Questi organismi colonizzano tutti gli
ambienti naturali, anche se la loro
abbondanza relativa è differente:
Suolo – è l’habitat di elezione dei funghi
Aria – è un mezzo di dispersione
Acqua – tale ambiente (sia che si tratti
d’acqua dolce sia marina) è scarsamente
colonizzato
RUOLO DEI FUNGHI NEGLI
ECOSISTEMI
SAPROTROFI: ottengono i nutrienti da materia organica morta e così
facendo, normalmente, contribuiscono al processo di
decomposizione.
PARASSITI: ottengono i nutrienti da un altro organismo vivente
Patogeni vegetali: Determinano sintomi ed alterazioni che si riflettono
sulla vitalità e sulla produttività della pianta agraria o forestale.
Patogeni per gli animali, uomo compreso:

micetismo o avvelenamento da funghi

micotossicosi: patologie dovute alla presenza di micotossine in
materiali con cui il paziente viene a contatto (ingestione,
inalazione, contatto, ecc.)

micosi: infezioni sostenute da microfunghi (lieviti o ifomiceti)
SIMBIONTI MUTUALISTI: ricevono direttamente dall’ospite
composti organici semplici e a loro volta apportano vantaggi al
loro ospite fornendo soluzioni contenenti minerali, vitamine etc.
LICHENI
MICORRIZE
Modalità di nutrizione
•Biotrofi (endofiti di macrofite emerse)
•Saprotrofi
(Shearer, 1993)
NUTRIZIONE
I funghi sono organismi eterotrofi che si nutrono per
demolizione esterna dei substrati, attraverso esoenzimi,
e per successivo assorbimento delle soluzioni.
 I substrati demolibili e assimilabili sono
estremamente numerosi: generalmente colonizzano
detriti e residui ad elevato contenuto di sostanze
organiche,
anche
altamente
polimerizzate
(macromolecole). Pertanto i funghi, con i batteri, sono i
responsabili fondamentali dei processi demolitivi che
utilizzano sostanza organica, completando così la
mineralizzazione di tali composti
organismi decompositori
Lignina e Funghi
•La lignina è un polimero naturale della parete cellulare dei
vegetali che conferisce resistenza al legno. Alcuni funghi hanno
la capacità esclusiva di degradare completamente la lignina a
CO2 per avere accesso, in questo modo, alle molecole di
cellulosa.
•Sebbene questa capacità sia nota da numerosi anni, solo
recentemente si è iniziato a comprendere il meccanismo
mediante il quale si realizza la degradazione.
•Gli scienziati sperano che, comprendendo completamente
questo meccanismo, si riesca ad giungere ad importanti
applicazioni per degradare residui tossici.
Alcuni degli enzimi degradatori della lignina del fungo
(basidiomicete) Phanerochaete degradano
anche rifiuti tossici come i PCBs e i PCPs
(Policloropolifenili). Ciò non sorprende poiché queste
sostanze hanno legami chimici molto simili a quelli della
lignina. Il fungo lavora molto bene in laboratorio, ma,
come spesso accade in molti bioprocessi industriali vi
sono molti problemi nel riprodurre il tutto su vasta
scala.
•Phanerochaete chrysosporium è il primo basidiomicete
degradante il legno il cui genoma sia stato sequenziato
(Giugno 2004 "Nature Biotechnology“).
•Ciò sarà di valido aiuto, in futuro, per le applicazioni in
biotecnologia.
• I funghi dunque possiedono
– Capacità di adattarsi ai più diversi ambienti:
pH alto e basso
contenuto in metalli alto e basso
…temperature.ecc.
QUINDI
• I fungi sono l’ideale
– Per la degradazione di sostaze inquinanti di diverso
tipo
LE SOSTANZE INQUINANTI
naturali
Sostanze
inquinanti
Antropogeniche
(Prodotte
dall’uomo)
Uguali a quelle
naturali
xenobiotiche
POPs: Persistent Organic Pollutants
Le sostanze chimiche estremamente tossiche che
rimangono nell’ambiente per molto tempo e che si
accumulano nella catena alimentare sono chiamate
Inquinanti Organici Persistenti (POPs: Persistent
Organic Pollutants).
In Europa, alcuni POPs ben conosciuti come i PCB e
DDT sono stati banditi diversi anni fa.
Malgrado il bando, queste sostanze stanno ancora
inquinando l’ambiente e la nostra catena alimentare,
mentre altri composti tossici vengono tuttora prodotti
o utilizzati in tutto il mondo industrializzato.
Effetti tossici delle sostanze
inquinanti persistenti
I POPs sono caratterizzati da tossicità, persistenza
nell'ambiente e accumulazione nell’uomo e negli altri
organismi; specialmente nel grasso.
Si trasferiscono lungo la catena alimentare. In via
generale, quanto più un animale è a un livello
superiore della piramide alimentare, tanto più è
elevata la concentrazione di POPs nel suo corpo.
Gli uomini sono in cima alla catena alimentare e per
questo motivo sono soggetti ad un maggior accumulo
di POPs.
PCBs
Fluidi dielettrici in apparecchiature elettriche.
Le principali vie di contaminazione dovute a questo
uso sono riconducibili a perdite, incendi, incidenti,
scarichi illeciti e smaltimento inadeguato.
Additivi per antiparassitari, ritardatori di fiamma,
isolanti, vernici, ecc. Le principali fonti di
contaminazione dovute
a questi usi sono: le
discariche, la migrazione di particelle e l'emissione
nell'atmosfera a seguito di evaporazione.
Altre fonti di contaminazione sono l'incenerimento
dei rifiuti, l'ingrassamento dei terreni con fanghi
provenienti da acque di scarico, la combustione di oli
usati.
PCBs (bifenili policlorurati)
Ritenuti tra gli inquinanti più pericolosi per gli
organismi viventi.
Possono venire assorbiti: sotto forma di vapori
attraverso l’apparato respiratorio; per
contatto, attraverso la cute; per via
gastroenterica.
Agenti cancerogeni per l’uomo (Agenzia
Internazionale per le Ricerche sul Cancro IARC, Lione)
Come eliminare i PCBs???
Smaltimento
discarica.
mediante
sistemi
chimico-fisici
in
Trattamenti di tipo biologico:
BIOREMEDIATION!!!
…interventi di risanamento caratterizzati dall’azione di
elementi non solo chimici ma anche biologici
permettono l’attuazione di azioni di biorisanamento.
per la valutazione
dell’inquinamento……
Oltre al monitoraggio strumentale, per
misurare l’intensità dell’inquinamento,
possono essere utilizzati anche degli
indicatori biologici “biomonitors”, ovvero
organismi che, essendo particolarmente
sensibili ai cambiamenti delle condizioni
ambientali, consentono la valutazione del
livello di inquinamento attraverso la loro
presenza o assenza, quantità e qualità
Biomonitors
Artropodi acquatici
Nematodi
Licheni
e……………………….
Macromiceti
Funghi
Micromiceti
Tra i Funghi ……
I funghi acquatici
Programma LIFE-AMBIENTE “Riduzione
dell’eutrofizzazione delle acque di tre
piccoli laghi italiani”
VALUTAZIONE DEI MICROMICETI
ASSOCIATI ALLE PIANTE ACQUATICHE ED
ALLE ACQUE DEL LAGO DI ENDINE
CAMPIONAMENTI STAGIONALI
Giugno
Settembre
Novembre
MEZZO: canoa
4 POSTAZIONI
A FONDO LAGO
PRELIEVI DI:
Acqua
Cannette acquatiche
Alghe (quando presenti)
Ninfee
IN LABORATORIO:
DEPOSIZIONE DEI VEGETALI SU PIASTRE PETRI
CONTENENTI AGAR ACQUA
Campioni di acqua
Filtrazione
colorazione
allestimento vetrini
Lettura vetrini (400 x)
Conteggio
conidi/litro
Fusti e foglie di cannette acquatiche sono risultati colonizzati
da un maggior numero di taxa fungini rispetto a ninfee ed
alghe, ma…
…le ninfee e le porzioni sommerse delle cannette acquatiche di
una postazione sono risultate le meno ricche in funghi
indipendentemente dalla stagione.
Aspergillus flavus
Sempre presente a giugno
Fusarium verticillioides
Sempre presente a settembre
Phoma sp.
Quasi sempre presente a
novembre
Funghi ubiquitari sui vegetali del
lago, non specifici per l’ospite!
1000X
Stagonospora:
-S. macropicnidica
-S. caricis
-S. vitensis
Genere ospite-specifico!
(segnalato su
Phragmites
communis)
Fusarium
equiseti
400X
Mirandina
corticola
1000X
Tripospermum sp.
(su ninfee e fusto sommerso di cannette)
400X
400X
Chaetospermum chaetosporum
(su foglie e fusti di cannette)
64X
Ifomiceti acquatici solo in una postazione,
situata a monte rispetto alle altre tre.
La concentrazione rilevata, pari a 2,25
conidi/l, risulta estremamente bassa se
paragonata ai dati registrati da altri
autori in zone temperate (10-20.000
conidi/l).
Sono state riscontrate solo 2 specie:
Alatospora sp. e Flagellospora sp..
PROGETTO LIFE TRELAGHI
LIFE 02/ENV/IT/000079
CONVEGNO CONCLUSIVO
Lago di Endine
Milano, 30 Ottobre 2006
Palazzo Le Stelline - Sala Toscanini
“interventi per la riduzione dell’eutrofizzazione
nelle acque di due piccoli laghi italiani”
GRAZIE
Tutti i PARTNERS del progetto
Phd Erika Lorenzi
Phd Marinella Rodolfi
CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA
BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE - SIENA