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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
    • BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
      • MICRO-ORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF (biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, containing micro-organisms, viruses, microbial fungi, enzymes, fermentates or substances produced by or extracted from micro-organisms or animal material A01N63/00; food compositions A21, A23; medicinal preparations A61K; chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings, absorbent pads or surgical articles A61L; fertilisers C05); PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICRO-ORGANISMS (preservation of living parts of humans or animals A01N1/02); MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA (micro-biological testing media C12Q)
Classificazione geografica
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Parole Chiave
MERISTEMA CAULINARE; MERISTEMI AVVENTIZI; EMBRIOGENESI SOMATICA; EPIFILLIA; HELIANTHUS; STREPTOCARPUS; REGOLATORI TRASCRIZIONALI; TOTIPOTENZA; ORMONI

Epifillia come espressione della totipotenza cellulare: studio delle basi molecolari e citofisiologiche della competenza meristematica ed embriogenetica.

Università di Pisa
Abstract
La plasticità morfologica che caratterizza le piante ha consentitito l'evoluzione di meccanismi alternativi di sviluppo come la differenziazione ectopica sulle foglie di meristemi, embrioni o strutture fiorali (epifillia). In alcuni casi tali modelli di sviluppo possono anche modificare lo schema classico di accrescimento delle fanerogame basato sulla reiterata produzione dei fitomeri. Tra le peculiarità delle cellule vegetali è infatti rimarchevole la capacità di riprogrammare il loro stato di determinazione al punto da riacquisire l'enorme potenzialità dello zigote (totipotenza). Lo studio della totipotenza è rilevante ai fini della biologia dello sviluppo ma al tempo stesso ha anche notevoli ricadute applicative in floricoltura, nel vivaismo e nei programmi di miglioramento genetico.
In passato la potenzialità di sviluppo delle cellule vegetali è stata studiata su basi in buona parte empiriche, soprattutto attraverso le tecniche di coltura in vitro. Queste ultime hanno comunque permesso di chiarire come gli ormoni svolgano un ruolo essenziale nel modulare la morfogenesi in vitro.
Negli ultimi anni, lo studio della totipotenza è stato affrontato in modo più mirato utilizzando piante modello come Arabidopsis thaliana. E' stato così accertato che nella morfogenesi avventizia viene riattivata l'espressione di geni regolatori che in planta sono specifici per la competenza meristematica o per l'embriogenesi zigotica. E' emerso inoltre che esiste una complessa >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Mauro DURANTE Università di PISA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Una prerogativa fondamentale dello sviluppo delle piante è l'accrescimento illimitato, determinato dall'attività mitotica di specifiche regioni cellulari quali i meristemi, destinati a proliferare per l'intero arco della vita e da cui si originano gli organi secondo uno schema di sviluppo regolare e reiterato. Alle due estremità dell'asse principale dell'embrione si formano, durante l'embriogenesi, gli apici meristematici apicali del germoglio e della radice (Sussex e Klerk, 2001). Lo sviluppo post-embrionale prevede la successiva formazione di altri meristemi che determinano ulteriori assi di sviluppo (Sussex e Klerk, 2001). A livello del periciclo si differenziano i meristemi da cui si originano le radici laterali mentre i meristemi all'ascella delle foglie, presiedono alla ramificazione del fusto principale. La localizzazione dei meristemi è una caratteristica, controllata geneticamente, fondamentale per definire il piano di sviluppo delle piante (Sussex e Klerk, 2001).
Tuttavia le piante esibiscono una enorme plasticità a livello morfologico come evidenziato in vivo dalle specie epifilliche nelle quali si sviluppano organi vegetativi e/o riproduttivi sulle foglie. In questi casi il classico piano di sviluppo basato sui fitomeri si modifica in misura più o meno sostanziale. Forme estreme, non convenzionali, sono per esempio le piante acauli del genere Streptocarpus dove si è evoluto un nuovo tipo di unità: il fillomorfo (Möller e Cronk, 2001).
In biologia >>>

Risultati parziali attesi
PRIMO ANNO

L'analisi genetica degli ibridi ottenuti dall'incrocio fra specie rosulate ed unifoliate del genere Streptocarpus dovrebbe chiarire il controllo genetico del carattere rosulata (Unità di Ricerca 3).

Le analisi morfologiche condotte in Streptocarpus rexii con l'utilizzo del microscopio elettronico a scansione e di quello ottico permetteranno di suddividere lo sviluppo del fillomorfo in diversi stadi caratterizzati da differenze morfologiche; inoltre sarà definita la zona del picciolo in cui compare il meristema e come da questo si origini la foglia. L'analisi delle sezioni del fillomorfo a diversi stadi di sviluppo fornirà un quadro completo degli eventi istologici durante la formazione del meristema e lo sviluppo del fillomorfo (Unità di Ricerca 3).

Clonaggio dei geni KNOX-like e ARP-like in Streptocarpus rexii con tecniche di PCR e valutazione del numero di copie mediante "Southern blot"; costruzione e "screening" di una libreria di cDNA da tessuti meristematici del fillomorfo (Unità di Ricerca 3).

Clonaggio dei geni coinvolti nella competenza meristematica (KNOX-like e ARP-like) ed embriogenica (LEC1-like e PICKLE-like) in Helianthus spp con tecniche di PCR. Determinazione mediante "Southern blot" del numero di copie di ciascun gene isolato (Unità di Ricerca 2).

Valutazione del livello di espressione dei geni isolati, nella fase iniziale del programma, in espianti di Helianthus annuus x >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La biologia dello sviluppo delle piante differisce in misura sostanziale da quella degli animali. Nelle prime infatti, durante l'embriogenesi non si verificano fenomeni di migrazione cellulare e la capacità organogenica si protrae durante l'intera vita per effetto del mantenimento di cellule meristematiche da cui si originano tutti gli organi (ontogenesi ricorrente) (1).
Nell'organogenesi ricorrente solo le cellule periferiche entro l'apice vegetativo sono direttamente coinvolte nella costituzione dei primordi degli organi laterali. La loro reintegrazione deve essere continua e ciò avviene mediante un ristretto gruppo di cellule pluripotenti ubicate nella zona centrale dell'apice meristematico. Il meccanismo di controllo che assicura un accurato equilibrio tra la produzione di cellule destinate alla differenziazione e di quelle pluripotenti ha quindi un ruolo essenziale per lo sviluppo di una pianta (2,3).
L'unità fondamentale dello sviluppo di una pianta è il fitomero composto da un nodo, un internodo, una foglia ed una gemma ascellare, che viene reiterato. Questo schema generale è caratteristico di molte specie vegetali, ma in alcuni raggruppamenti sistematici, alla base dello sviluppo dell'organismo, troviamo unità differenti. Ad esempio, nelle forme acauli del genere Streptocarpus (subgenere Streptocarpus) l'unico organo può essere rappresentato da un cotiledone particolarmente sviluppato, dal quale, al momento induttivo, si differenzia uno scapo fiorale >>>