Lo sviluppo dell’ovulo in Ginkgo biloba dipende dall’arrivo del polline: ruolo della senescenza e della morte cellulare programmata.

In seed plants pollination and fertilization are crucial events as they guarantee the formation of the seed and therefore the reproduction and propagation of the species. In particular, in the gymnosperm Ginkgo biloba the pollination takes place in April, while the fecundation takes place in late summer: four months after the receipt of the pollen. As a result of the non-acceptance of the pollen, the ovule of Ginkgo biloba degenerate internally and finally abort. My thesis project focused mainly on understanding how ovule are modulated after receiving pollen. As ovule that do not receive pollen degenerate the female gametophyte and lignify nucella. The hypothesis that we have formulated is that the processes of cell death and senescence affecting these tissues are blocked by the arrival and uptake of pollen. In the laboratory, RNA sequencing was performed on pollinated ovule (P) and unpollinated ovule (NP). Genes differentially expressed in the two conditions have been characterized by RNA-seq and between these have been selected Ginkgo orthologous genes of genes known to be involved in senescence processes and programmed cell death in model plants. The selected genes were then characterized by in situ hybridization experiments. Using this technique, gene expression domains were analyzed on histological samples of Ginkgo ovule in the two conditions (P and NP), and the results obtained show that the genes examined are involved in the processes of senescence and programmed cell death; in fact, the expression of most of them is located in all the tissues of the ovule that undergo degeneration.

Nelle piante a seme impollinazione e fecondazione sono eventi cruciali in quanto garantiscono la formazione del seme e quindi la riproduzione e propagazione della specie. In particolare nella gimnosperma Ginkgo biloba l’impollinazione avviene ad aprile, mentre la fecondazione avviene in tarda estate: quattro mesi dopo la ricezione del polline. A seguito della mancata ricezione del polline gli ovuli di Ginkgo biloba degenerano internamente ed infine abortiscono. Il mio progetto di tesi si è focalizzato principalmente sulla comprensione di come gli ovuli vengono modulati in seguito alla ricezione del polline. Dal momento che gli ovuli che non ricevono il polline vanno incontro ad una degenerazione e lignificazione della nucella e del gametofito femminile, l’ipotesi che abbiamo formulato è che i processi di morte cellulare e senescenza che interessano questi tessuti sono bloccati dall’arrivo e dalla captazione del polline. In laboratorio è stato eseguito un sequenziamento dell’RNA su ovuli impollinati (P) e ovuli non impollinati (NP). Dall’RNA-seq sono stati caratterizzati i geni differenzialmente espressi nelle due condizioni e tra questi sono stati selezionati geni di Ginkgo ortologhi di geni noti per essere coinvolti nei processi di senescenza e morte cellulare programmata in piante modello. I geni selezionati sono poi stati caratterizzati mediante esperimenti di ibridazione in situ. Tramite questa tecnica sono stati analizzati i domini di espressione dei geni su campioni istologici di ovuli di Ginkgo nelle due condizioni (P e NP), e dai risultati ottenuti appare evidente che i geni presi in esame sono coinvolti nei processi di senescenza e morte cellulare programmata; infatti, l’espressione della maggior parte di essi si localizza in tutti i tessuti dell’ovulo che vanno incontro a degenerazione.