Predisposizione ciclica alla radicazione avventizia in tessuti di ramo giovane e adulto in due genotipi di olivo: analisi molecolare

Ontogenetic predisposition is intrinsic to living organisms and draws rhythms and timing of morphological events that occur during life. Ontogenesis is a continuous process where one morphological event appears to the previous one and it depends on the activation of new information. A classic example is the transition from juvenile to adult stage. Adventitious rooting (AR) is a paradigm of the deviation from the regular course of morpho-physiological activity. A portion of the branch, when integrated into the canopy organ, performs a function consistent and coordinated with its state, but after the remotion the regular flow of information changes abruptly. Plant Hormones play a key role in the change of the information, and among them auxin promotes adventitious rooting through a signalling network involving auxin response factors (ARFs), and other plant hormones. Auxin stimulates the mobilisation of carbohydrates in the leaves and in the stem tissues, increasing the translocation of assimilates to the zone of adventitious root formation. The objective of the nursery industry is to identify the appropriate time for sampling cuttings, which correlates with the time of highest rhizogenic capacity (high competence). Usually, it is pursued considering mainly morpho-physiological parameters. In this work, molecular studies were carried out during the October-May time span, to verify whether fruiting branches (FB) and young shoot (S) of cultivar Leccino (LE) and Salviana (SA) are under ontogenetic predisposition to AR, or rather, whether the plant predisposes its aerial organs to competence. This goal was reached through the expression studied of genes involved in AR regulatory pathways. The results show an oscillation in the expression of genes, in particular the level of transcripts of ARF8, a rooting promoter, are higher during the period of competence (late winter-early spring), while it is lower during the period of induction involved in inflorescence structure (December-February). The expression of the ARF17 gene, a negative regulator of RA, is lower in the competence period. The gene expression of the auxin efflux transporters PIN1A, PIN5A, PIN8, and the auxin-influx transporters LAX2 and AUX1, as well as AOX2 and BAM1 involved in oxidation states and mobilisation of reserve substances, respectively, were also analyzed and many interesting transcription pathways have emerged. Morpho-anatomical analyses showed a much more developed xylem in the S. In the cortical tissues of the RF of the two cvs there is a continuous layer of large parenchyma cells, with a large vacuole, whereas in the S it is only present in the LE. The sclerenchymatic fibres of the phloem are arranged in isolated clusters in the FB and S of LE and in the S of SA. In the FB of SA it forms a continuous layer. Thanks to this study, further steps have been taken to identify certain genes to be used as molecular markers, which are useful to identify the period when the plant is about to accept signals that change cell fate towards the cell foundation from which adventitious roots originate.

La predisposizione ontogenetica è intrinseca agli organismi viventi e guida i ritmi e i tempi degli eventi morfologici che appaiono nel corso della vita. L’ontogenesi è un processo continuo di eventi differenti, un evento morfologico succede al precedente, e ciò dipende dal susseguirsi di nuove informazioni. Un classico esempio è la transizione dalla fase giovanile a quella adulta. La radicazione avventizia (RA) è un paradigma dello scostamento dello svolgimento regolare dell’attività morfo-fisiologica. Una porzione del ramo, quando integrata nell’organo della chioma, svolge la funzione coerente e coordinata con il suo stato, ma in seguito alla separazione dal ramo il flusso regolare dell’informazione cambia repentinamente. Tra gli attori che regolano la modifica dell’informazione è da annoverare l’auxina, la quale promuove il radicamento avventizio attraverso una rete di segnalazione che coinvolge i fattori di risposta dell’auxina (ARF) e altri ormoni vegetali. L’auxina stimola la mobilitazione dei carboidrati nelle foglie e nello stelo, aumentando la traslocazione degli assimilati verso la zona dove si svilupperanno le radici. Nell’ambito della industria vivaistica, è presente l’obiettivo di individuare il periodo idoneo per il prelievo delle talee, correlato al momento di più elevata capacità rizogena (alta competenza) dei tessuti corticali del ramo. In generale, tale obiettivo è perseguito considerando parametri morfo-fisiologici. In questo studio di tesi le attività di indagini molecolari hanno voluto chiarire se è presente una predisposizione alla radicazione avventizia dovuta alla presenza di cicli ontogenici, e, in ricaduta, indentificare determinanti molecolari da impiegare come marcatori per il campionamento delle talee. Pertanto, sono stati condotti studi molecolari durante l’arco temporale ottobre-maggio, per verificare se in Leccino (LE) e Salviana (SA) nei rami fruttiferi (RF) e succhioni (S) delle due cultivar, esistesse una predisposizione ontogenetica alla RA, ossia se la pianta predisponesse i suoi organi aerei alla competenza. Geni coinvolti nei pathway di regolazione della RA sono stati analizzati. I risultati evidenziano un’oscillazione dell’espressione di geni, in particolare ARF8, promotore della radicazione, è fortemente attivo nel periodo di competenza (fine inverno-inizio primavera), mentre è ridotta nel periodo di riposo invernale, in cui si espleta l’induzione e sviluppo dell’infiorescenza (dicembre-febbraio). L’espressione del gene ARF17, regolatore negativo della RA, è inferiore a ARF8 nel periodo di competenza. È stata analizzata, inoltre, l’espressione dei trasportatori dell’efflusso dell’auxina PIN1A, PIN5A, PIN8, e dei geni LAX2 e AUX1 trasportatori di influsso dell’auxina, oltre a AOX2 e BAM1 coinvolti rispettivamente negli stati di ossidazione e nella mobilitazione di sostanze di riserva. Le analisi morfo-anatomiche hanno evidenziato nei S uno xilema molto più sviluppato. Nei tessuti corticali dei RF delle due cvs è presente uno strato continuo di grosse cellule parenchimatiche, con grosso vacuolo, mentre nei S è presente solo in LE. Le fibre sclerenchimatiche del floema sono disposte a gruppetti isolati in RF e S di LE e nel S di SA. Nel RF di SA costituisce uno strato continuo. Grazie a questo studio sono stati posti ulteriori tasselli per individuare determinati genici da impiegare come marcatori molecolari, utili nell’identificare il periodo in cui la pianta si appresta ad accettare segnali che cambiano il destino cellulare verso la Cell Fondation da cui si originano le radici avventizie.