La risposta di autoincompatibilità (SI) nalla riproduzione delle piante è specie-specifica e geneticamente controllata a livello del locus S. L’incompatibilità gametofitica dipende da meccanismi che bloccano la crescita del tubetto pollinico a livello del terzo superiore dello stilo. Nelle Rosaceae il locus S stilare codifica per glicoproteine che hanno attività ribonucleasica. Altri geni, alcuni non identificati, sono inoltre coinvolti nella regolazione di questo meccanismo molecolare. Durante la crescita del tubetto pollinico, il citoscheletro va incontro ad una profonda riorganizzazione dinamica. I microfilamenti e le proteine motrici sono responsabili della crescita apicale e del trasporto di vescicole ed organelli (Tirlapur et al., 1995), mentre i microtubuli colocalizzati con i microfilamenti, sono coinvolti, con le relative proteine motrici, nella migrazione della “unità germinativa maschile” e nella riorganizzazione del citoscheletro. Il ruolo del citoscheletro nella SI è scarsamente conosciuto anche se nuovi dati indicano l’actina come “attore” di rilievo. Infatti nei tubetti pollinici incompatibili delle Papaveraceae, si formano dei foci di actina dovuti a meccanismi non identificati di cross-linking che bloccano la crescita e ne causano la morte cellulare programmata. Nel pero l’incompatibilità gametofitica è stata studiata nella cv Abbé Fètel per verificare se la transglutaminasi (TGasi), un enzima che forma post-traduzionalmente ponti fra proteine, può funzionare da determinante pollinico. Tale cv è stata autoimpollinata e incrociata con il polline della cv compatibile di Williams, come controllo. Nei sistemi incompatibili si formano prodotti di alta massa che non sono presenti negli incroci compatibili, dovuti almeno in parte a polimeri di tubulina e di actina, questi ultimi visibili anche in microscopia confocale come aggregati puntiformi suggerendo un ruolo del citoscheletro nella SI anche delle Rosaceae. Per verificare il possible ruolo della TGasi pollinica in queste modifiche post-traduzionali del citoscheletro, sono stati condotti esperimenti in vitro con TGasi purificata di polline e tubulina ed actina purificate, incubate anche con le proteine motrici miosina e chinesina, confermando la possibilità che l’inibizione della crescita sia mediata da una riorganizzazione anomala del citoscheletro causata dalla formazione di reti sopramolecolari catalizzate da TGasi. La TGasi di pero è stata sequenziata mostrando che vi è un’altissima omologia fra le sequenze di pero e quelle di melo ed una omologia inferiore con le sequenze di Arabidopsis thaliana, la prima TGasi vegetale clonata ed attualmente disponibile. Le S-RNasi, determinanti stilari dell’incompatibilità, sono ben caratterizzate in pero. Diversi S-alleli sono stati identificati e sono stati clonati anche nelle cv oggetto del presente studio. I rapporti di questi enzimi con i determinanti pollinici sono studiati da poco e viene indagata la possibilità che la transglutaminasi, fra le altre funzioni che può esercitare, almeno nelle cellule animali, agisca come disulfuro isomerasi, regolando, negli incroci incompatibili, l’attivita delle RNasi stilari determinandone modificazioni strutturali. Acknowledgements. This research has been supported by the PRIN Project (MIUR, Rome) 2005-2007 “Interaction mechanism for protein mediators of flower incompatibility in fertilization of fruit trees”.

Autoincompatibilità e possibili ruoli multipli della transglutaminasi pollinica nelle Rosaceae.

DI SANDRO, ALESSIA;SERAFINI FRACASSINI, DONATELLA;DEL DUCA, STEFANO;DELLA MEA, MASSIMILIANO;DE FRANCESCHI, PAOLO;DONDINI, LUCA;SANSAVINI, SILVIERO
2007

Abstract

La risposta di autoincompatibilità (SI) nalla riproduzione delle piante è specie-specifica e geneticamente controllata a livello del locus S. L’incompatibilità gametofitica dipende da meccanismi che bloccano la crescita del tubetto pollinico a livello del terzo superiore dello stilo. Nelle Rosaceae il locus S stilare codifica per glicoproteine che hanno attività ribonucleasica. Altri geni, alcuni non identificati, sono inoltre coinvolti nella regolazione di questo meccanismo molecolare. Durante la crescita del tubetto pollinico, il citoscheletro va incontro ad una profonda riorganizzazione dinamica. I microfilamenti e le proteine motrici sono responsabili della crescita apicale e del trasporto di vescicole ed organelli (Tirlapur et al., 1995), mentre i microtubuli colocalizzati con i microfilamenti, sono coinvolti, con le relative proteine motrici, nella migrazione della “unità germinativa maschile” e nella riorganizzazione del citoscheletro. Il ruolo del citoscheletro nella SI è scarsamente conosciuto anche se nuovi dati indicano l’actina come “attore” di rilievo. Infatti nei tubetti pollinici incompatibili delle Papaveraceae, si formano dei foci di actina dovuti a meccanismi non identificati di cross-linking che bloccano la crescita e ne causano la morte cellulare programmata. Nel pero l’incompatibilità gametofitica è stata studiata nella cv Abbé Fètel per verificare se la transglutaminasi (TGasi), un enzima che forma post-traduzionalmente ponti fra proteine, può funzionare da determinante pollinico. Tale cv è stata autoimpollinata e incrociata con il polline della cv compatibile di Williams, come controllo. Nei sistemi incompatibili si formano prodotti di alta massa che non sono presenti negli incroci compatibili, dovuti almeno in parte a polimeri di tubulina e di actina, questi ultimi visibili anche in microscopia confocale come aggregati puntiformi suggerendo un ruolo del citoscheletro nella SI anche delle Rosaceae. Per verificare il possible ruolo della TGasi pollinica in queste modifiche post-traduzionali del citoscheletro, sono stati condotti esperimenti in vitro con TGasi purificata di polline e tubulina ed actina purificate, incubate anche con le proteine motrici miosina e chinesina, confermando la possibilità che l’inibizione della crescita sia mediata da una riorganizzazione anomala del citoscheletro causata dalla formazione di reti sopramolecolari catalizzate da TGasi. La TGasi di pero è stata sequenziata mostrando che vi è un’altissima omologia fra le sequenze di pero e quelle di melo ed una omologia inferiore con le sequenze di Arabidopsis thaliana, la prima TGasi vegetale clonata ed attualmente disponibile. Le S-RNasi, determinanti stilari dell’incompatibilità, sono ben caratterizzate in pero. Diversi S-alleli sono stati identificati e sono stati clonati anche nelle cv oggetto del presente studio. I rapporti di questi enzimi con i determinanti pollinici sono studiati da poco e viene indagata la possibilità che la transglutaminasi, fra le altre funzioni che può esercitare, almeno nelle cellule animali, agisca come disulfuro isomerasi, regolando, negli incroci incompatibili, l’attivita delle RNasi stilari determinandone modificazioni strutturali. Acknowledgements. This research has been supported by the PRIN Project (MIUR, Rome) 2005-2007 “Interaction mechanism for protein mediators of flower incompatibility in fertilization of fruit trees”.
Le Biotecnologie vegetali: dalla ricerca di base alla difesa dell’ambiente
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51
Di Sandro A; Serafini-Fracassini D; Del Duca S; Della Mea M; De Franceschi P; Dondini L; Faleri C; Cai G; Sansavini S.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/11585/56597
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