Un mutante di mais in cui non vengono prodotti strigolattoni (zmccd8) evidenzia una risposta alterata alla carenza di azoto

*CONTINUA ABSTRACT TESI IN ITALIANO ...coinvolti nel metabolismo di amminoacidi, zolfo (S) e ferro (Fe) per valutare come la carenza di N influisce anche sul contenuto degli altri elementi nutritivi nella pianta. I campionamenti delle linee WT e zmccd8 in idroponica sono stati effettuati al momento T2, dopo cioè due giorni di crescita nella soluzione nutritiva, mentre in campo il campionamento è stato fatto 66 giorni dopo la semina. Infine, un’analisi quantitativa sui livelli di N totale, S e Fe effettuata su campioni di foglia prelevati in campo da WT e zmccd8 in contemporanea con il campionamento per l’analisi dell’espressione genica, ha permesso di verificare se i risultati ottenuti a livello genico si manifestano a livello macroscopico nella quantità di N, S e Fe a livello della foglia.

L’Azoto (N) è un macronutriente fondamentale per la sopravvivenza delle piante e un costituente essenziale per numerosi composti organici. Pertanto, la carenza del catione nitrato comporta un ritardo nello sviluppo della pianta e importanti perdite produttive. L’utilizzo in agricoltura di fertilizzanti chimici per ottimizzare la produttività delle colture è conseguentemente sempre più crescente, a discapito delle problematiche ambientali che ne derivano. Per contrastare gli elevati input di fertilizzanti azotati, è necessario comprendere come le piante percepiscono e rispondono alle condizioni di scarsità di azoto, in modo tale da capire le strategie di adattamento messe a punto e, perciò, ottimizzare l’efficienza d’uso dell’azoto (NUE). Il mais (Zea mays L.) è una pianta erbacea annuale che rappresenta una delle colture maggiormente coltivate. Il nitrato, oltre ad essere un elemento nutritivo primario, è riconosciuto anche come importante molecola segnale per la pianta. La sua biodisponibilità nella soluzione del suolo viene percepita a livello di una particolare zona del profilo radicale, definita zona di transizione (TZ). Sempre a livello radicale vengono prodotti gli strigolattoni (SL), dei fitormoni derivati dai carotenoidi, recentemente riconosciuti come veri e propri ormoni con un ruolo nella regolazione dello sviluppo dell’apparato radicale, in particolare nella regolazione dell’architettura del sistema radicale e nella risposta alla carenza. In questo lavoro è stata valutata l’azione degli SL nella risposta alle condizioni limitanti di nitrato e come la pianta, in assenza di SL, evidenzi una risposta alterata alla carenza stessa. Per lo studio è stata utilizzata la linea pura di Zea mays B73 (definita Wild-type, WT) e una linea mutante knockout zmccd8 di Zea mays B73. Zmccd8 è una linea mutante compromessa nella via biosintetica degli strigolattoni, ottenuta a seguito dell’inserimento di un trasposone Ds su un gene essenziale per la biosintesi degli SL che codifica per una DIOXYGENASE CAROTENOID CLAVAGE 8 (CCD8). Entrambe le linee sono state coltivate in idroponica in tre diversi regimi di N e sono state sottoposte ad analisi di tipo fisiologico e trascrittomico. Sono state valutate tre sperimentazioni, una prima basata su un trattamento privo di azoto, una seconda su un trattamento contenente 0.1 mM e infine uno contenente 1 mM di nitrato. Per quanto riguarda la valutazione delle diverse risposte fisiologiche in relazione ai diversi trattamenti, sono stati analizzati i livelli fogliari di clorofilla (CHL) e antociani (ANT), attraverso lo strumento DUALEX SCIENTIFIC+^TM. I pigmenti fogliari sono stati valutati dopo tre giorni dalla messa in soluzione delle piantine e progressivamente dopo quattro (T4), sei (T6), sette (T7) e dieci (T10) giorni di crescita in soluzione. Inoltre, sono stati valutati i pesi freschi delle radici e germogli e la lunghezza delle radici primarie nei tempi T2 e T7, che corrispondono, rispettivamente, a due e sette giorni in soluzione nutritiva, dopo la data di trapianto in soluzione (T0). Per una maggiore comprensione delle differenze fenotipiche e fisiologiche, le linee sono state valutate anche in pieno campo, misurando il numero di internodi, la lunghezza delle foglie, l’altezza ed il diametro dello stelo. L’analisi dei pigmenti fogliari è stata fatta, nuovamente, su CHL e ANT e in aggiunta sono stai analizzati anche i flavonoidi (FLV), il contenuto di azoto nelle foglie e il valore di NBI (Nitrogen Balance Index). Per tutti i genotipi allevati in idroponica e coltivati in campo è stata effettuata un’analisi trascrittomica tramite real-time PCR (qPCR) su foglia e radice dei livelli di espressione dei geni selezionati per il loro coinvolgimento nella biosintesi, signaling e trasporto degli SL, ma anche quelli...*