Effetti di zinco e rame sull’espressione genica delle metallotioneine e sul contenuto di poliammine in Populus alba L. in micropropagazione S. BIONDI1, C. FRANCHIN1, T. FOSSATI2, E. PASQUINI1, V. ZIOSI1, P. TORRIGIANI1, S. CASTIGLIONE2, 1 Dipartimento di Biologia, Università di Bologna, Via Irnerio 42, 40126 Bologna; 2 Dipartimento di Biologia, Università di Milano, via Celoria 26, 20133 Milano Vi sono molte evidenze a favore di un possibile coinvolgimento delle metallotioneine (MT) nelle risposte a stimoli ambientali, in particolare si ipotizza che queste proteine siano strettamente correlate alla capacità di molti organismi di tollerare dosi elevate di metalli pesanti. Nelle piante le MT sono classificate in quattro classi (COBBETT, GOLDSBROUGH, 2002)) e in Arabidopsis, pomodoro e cotone vi sono famiglie geniche di MT (ZHOU & GOLDSBROUGH, 1994; GIRITCH et al., 1998; HUDSPETH et al., 1996). Per chiarire le funzioni delle MT nelle piante, sono stati effettuati numerosi studi sull’espressione di questi geni sia durante lo sviluppo che in risposta a stress biotico e abiotico con risultati ancora contrastanti. Pertanto informazioni certe sull’attività endogena delle MT non sono ancora state raggiunte e il loro ruolo rimane elusivo. Nei vegetali le poliammine (PA) si accumulano in risposta a vari stimoli biotici e abiotici (BOUCHEREAU et al., 1999), compresi gli inquinanti ambientali quali i metalli pesanti (WEINSTEIN et al., 1986; HAUSCHILD, 1993). Esse svolgono probabilmente un ruolo nella resistenza allo stress ossidativo, stabilizzando gli acidi nucleici e le membrane biologiche. Il rapido accrescimento, l’elevata produzione di biomassa, l’apparato radicale esteso, la facile propagazione vegetativa e la possiblità di utilizzo nelle coltivazioni a breve rotazione fanno del pioppo un ottimo candidato come pianta arborea da usare nel fitorisanamento di siti inquinati. Tuttavia, sono molte scarse le informazioni circa le sue capacità di accumulo e di tolleranza nei confronti dei metalli. Inoltre, il pioppo è di recente assurto a “pianta arborea modello” in quanto il suo genoma è stato interamente sequenziato, aprendo la via a studi molecolari di ampio respiro (TUSKAN et al., 2004). Nel presente lavoro, è stata esaminata la risposta di un clone commerciale di Populus alba, la cv Villafranca, allevato in vitro attraverso la micropropagazione ed esposto per tempi diversi, fino a un massimo di 15 giorni, a dosi elevate di ZnSO4 o CuCl2. Sono stati valutati i sintomi visivi di tossicità, i livelli endogeni di poliammine libere e coniugate, e i livelli di trascritto di tre geni codificanti MT (MT1, MT2 e MT3). I risultati hanno evidenziato un’evidente clorosi fogliare già dopo 1 giorno in piante esposte a concentrazioni di Zn di 1, 2 e 4 mM, ma non 0.5 mM. Un forte ingiallimento e senescenza delle foglie si osservava soltanto con le due dosi più alte a partire dal 7° giorno. Tali sintomi di tossicità, associati a un calo significativo nel contenuto di clorofille, si palesavano in piante trattate con Cu anche a concentrazioni molto più basse (0.1 mM). La formazione di radici avventizie sui germogli trattati con Zn era inibita in maniera dose dipendente, arrivando fino al 50%. Al contrario, in presenza di Cu la rizogenesi era totalmente inibita a partire dalla concentrazione 0,1 mM e fortemente ridotta anche a dosi molto più basse (5 mM). Pur essendo già noto l’effetto fortemente inibente del Cu sulla crescita radicale (MURPHY & TAIZ, 1995) i dati mostrano che anche la rizogenesi è molto sensibile alla tossicità di questo metallo. Del resto, il Cu è uno dei metalli più tossici conosciuti. Nel suolo, la sua biodisponibilità è bassa, ma in soluzione acquosa la sua tossicità viene messa in evidenza provocando stress ossidativo (FERNANDES & HENRIQUES, 1991). Come riportato in Figura 1, il contenuto totale di PA, sia libere che coniugate, misurate dopo 15 giorni di esposizione a tre diverse concentrazioni di Zn (0,5, 1 e 2 mM) ...
Biondi S., Franchin C., Fossati T., Pasquini E., Ziosi V., Torrigiani P., et al. (2005). Effetti di zinco e rame sull'espressione delle metallotioneine e sul contenuto di poliammine in Populus alba L. in micropropagazione.
Effetti di zinco e rame sull'espressione delle metallotioneine e sul contenuto di poliammine in Populus alba L. in micropropagazione
BIONDI, STEFANIA;FRANCHIN, CINZIA;ZIOSI, VANINA;TORRIGIANI, PATRIZIA;
2005
Abstract
Effetti di zinco e rame sull’espressione genica delle metallotioneine e sul contenuto di poliammine in Populus alba L. in micropropagazione S. BIONDI1, C. FRANCHIN1, T. FOSSATI2, E. PASQUINI1, V. ZIOSI1, P. TORRIGIANI1, S. CASTIGLIONE2, 1 Dipartimento di Biologia, Università di Bologna, Via Irnerio 42, 40126 Bologna; 2 Dipartimento di Biologia, Università di Milano, via Celoria 26, 20133 Milano Vi sono molte evidenze a favore di un possibile coinvolgimento delle metallotioneine (MT) nelle risposte a stimoli ambientali, in particolare si ipotizza che queste proteine siano strettamente correlate alla capacità di molti organismi di tollerare dosi elevate di metalli pesanti. Nelle piante le MT sono classificate in quattro classi (COBBETT, GOLDSBROUGH, 2002)) e in Arabidopsis, pomodoro e cotone vi sono famiglie geniche di MT (ZHOU & GOLDSBROUGH, 1994; GIRITCH et al., 1998; HUDSPETH et al., 1996). Per chiarire le funzioni delle MT nelle piante, sono stati effettuati numerosi studi sull’espressione di questi geni sia durante lo sviluppo che in risposta a stress biotico e abiotico con risultati ancora contrastanti. Pertanto informazioni certe sull’attività endogena delle MT non sono ancora state raggiunte e il loro ruolo rimane elusivo. Nei vegetali le poliammine (PA) si accumulano in risposta a vari stimoli biotici e abiotici (BOUCHEREAU et al., 1999), compresi gli inquinanti ambientali quali i metalli pesanti (WEINSTEIN et al., 1986; HAUSCHILD, 1993). Esse svolgono probabilmente un ruolo nella resistenza allo stress ossidativo, stabilizzando gli acidi nucleici e le membrane biologiche. Il rapido accrescimento, l’elevata produzione di biomassa, l’apparato radicale esteso, la facile propagazione vegetativa e la possiblità di utilizzo nelle coltivazioni a breve rotazione fanno del pioppo un ottimo candidato come pianta arborea da usare nel fitorisanamento di siti inquinati. Tuttavia, sono molte scarse le informazioni circa le sue capacità di accumulo e di tolleranza nei confronti dei metalli. Inoltre, il pioppo è di recente assurto a “pianta arborea modello” in quanto il suo genoma è stato interamente sequenziato, aprendo la via a studi molecolari di ampio respiro (TUSKAN et al., 2004). Nel presente lavoro, è stata esaminata la risposta di un clone commerciale di Populus alba, la cv Villafranca, allevato in vitro attraverso la micropropagazione ed esposto per tempi diversi, fino a un massimo di 15 giorni, a dosi elevate di ZnSO4 o CuCl2. Sono stati valutati i sintomi visivi di tossicità, i livelli endogeni di poliammine libere e coniugate, e i livelli di trascritto di tre geni codificanti MT (MT1, MT2 e MT3). I risultati hanno evidenziato un’evidente clorosi fogliare già dopo 1 giorno in piante esposte a concentrazioni di Zn di 1, 2 e 4 mM, ma non 0.5 mM. Un forte ingiallimento e senescenza delle foglie si osservava soltanto con le due dosi più alte a partire dal 7° giorno. Tali sintomi di tossicità, associati a un calo significativo nel contenuto di clorofille, si palesavano in piante trattate con Cu anche a concentrazioni molto più basse (0.1 mM). La formazione di radici avventizie sui germogli trattati con Zn era inibita in maniera dose dipendente, arrivando fino al 50%. Al contrario, in presenza di Cu la rizogenesi era totalmente inibita a partire dalla concentrazione 0,1 mM e fortemente ridotta anche a dosi molto più basse (5 mM). Pur essendo già noto l’effetto fortemente inibente del Cu sulla crescita radicale (MURPHY & TAIZ, 1995) i dati mostrano che anche la rizogenesi è molto sensibile alla tossicità di questo metallo. Del resto, il Cu è uno dei metalli più tossici conosciuti. Nel suolo, la sua biodisponibilità è bassa, ma in soluzione acquosa la sua tossicità viene messa in evidenza provocando stress ossidativo (FERNANDES & HENRIQUES, 1991). Come riportato in Figura 1, il contenuto totale di PA, sia libere che coniugate, misurate dopo 15 giorni di esposizione a tre diverse concentrazioni di Zn (0,5, 1 e 2 mM) ...I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
