Ruolo dei geni MILDEW LOCUS O (MLO) nella simbiosi micorrizica arbuscolare in Lotus japonicus

La simbiosi micorrizica arbuscolare è una simbiosi mutualistica che coinvolge la grande maggioranza delle piante conosciute e i funghi appartenenti al sub-phylum Glomeromycotina. Con questa interazione il fungo fornisce nutrienti alla pianta, soprattutto fosfato, e la pianta fornisce carboidrati e lipidi. Ѐ una simbiosi molto antica, la cui formazione necessita diversi step e una complessa comunicazione chimica tra i due organismi. I geni MLO (Mildew Locus O) sono stati scoperti per la prima volta come geni di suscettibilità all’infezione da funghi biotrofi, ma sono coinvolti in numerosi processi: sviluppo del tubetto pollinico, tigmotropismo radicale e colonizzazione da funghi micorrizici arbuscolari. I geni MLO codificano una proteina transmembrana coinvolta nella segnalazione intracellulare di Ca2+. L’obiettivo della mia tesi si incentra sullo studio del ruolo del gene MLO4 nella simbiosi micorrizica arbuscolare in Lotus japonicus, una leguminosa modello utilizzata nello studio delle interazioni con microrganismi del suolo. Sfruttando linee mutanti inserzionali per il gene MLO4 (mlo4-1, mlo4-2), ho studiato le variazioni fenotipiche che sono causate dall’inattivazione funzionale del gene, la localizzazione dell’attività del suo promotore nella radice e l’attività della proteina come canale coinvolto nella segnalazione del calcio. Inoltre, è stata isolata la linea mutante mlo4-3 (con inserzione all’interno della sequenza) grazie alla genotipizzazione di una popolazione segregante. I risultati ottenuti indicano che piante mutanti mlo4 presentano un maggior livello di colonizzazione e di accumulo di fosfato in fase avanzata della simbiosi. La risposta a segnali biotici e abiotici in termini di variazioni citosoliche dello ione Ca2+ risulta anch’essa differente, suggerendo che MLO4 sia coinvolto nella via di segnalazione che regola la colonizzazione della radice. Studi sul promotore indicano che MLO4 non è solamente espresso in cellule radicali che ospitano il fungo micorrizico, ma anche in prossimità delle radici laterali. Infatti, piante mutanti MLO4 presentano una ridotta formazione di radici laterali. Sulla base di questi risultati si può affermare che il gene MLO4 è alla base di numerosi processi coinvolti nello sviluppo radicale e nella simbiosi micorrizica arbuscolare e che media il passaggio di calcio transmembrana.