RICERCA ITALIANA     

Interazioni genetico-molecolari tra embriogenesi e sviluppo del frutto in Prunus persica L Batsch

Università degli Studi di Padova

Abstract

Nel pesco lo sviluppo del frutto è strettamente legato all’embriogenesi. Tentativi di stimolare la produzione di frutti partenocarpici con interventi esogeni si sono dimostrati del tutto inefficaci. D’altra parte, disturbi nelle prime fasi dello sviluppo del seme portano all’aborto e all’abscissione del frutticino. Nelle fasi successive i rapporti tra sviluppo del frutto ed embriogenesi si fanno meno stringenti. Al di là delle suddette considerazioni, le informazioni di tipo genetico-molecolare sui rapporti di interdipendenza che si stabiliscono tra sviluppo del frutto ed embriogenesi nel pesco sono circoscritte ai risultati di ricerche condotte nell’ambito del PRIN 2005, che, utilizzando un microarray di mesocarpo, hanno portato alla identificazione di geni marcatori delle varie fasi della embriogenesi e dello sviluppo del frutto.
L’ obiettivo del presente programma che costituisce la logica prosecuzione del PRIN2005, è quello di approfondire ulteriormente le interazioni genetico-molecolari che si stabiliscono tra embriogenesi e sviluppo del frutto di pesco attraverso:
1) l'arrichimento del repertorio dei geni coinvolti nell’embriogenesi e l'allestimento di un array seme-specifico;
2) lo studio dei profili di espressione e la localizzazione cellulare di alcuni fattori di trascrizione (FT) del tipo MADS, AUX/IAA e bZIP che sono differenzialmente espressi nel seme e nel frutto, in relazione anche allo stadio di sviluppo;
3) il chiarimento >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Angelo Ramina Università degli Studi di PADOVA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il presente programma di ricerca coordinato avente per oggetto lo studio delle interazioni tra embriogenesi e sviluppo del frutto coinvolge quattro UUOO e si articola su 6 work package (WP) che prevedono l’allestimento di un microarray seme specifico (WP1), lo studio di alcuni fattori di trascrizione (TF) (WP2), il coinvolgimento degli ormoni (WP3), degli zuccheri (WP4) e dei fenoli (WP5) nel cross-talk seme-frutto, e il mappaggio di geni candidati oggetto di studio dei WP2, WP3, WP4, WP5 (WP6).
Nell’ambito del WP1, dalla cv Fantasia, varietà sulla quale è stato costruito il microPEACH1 di frutto, verranno prelevati semi nel corso delle diverse fasi di sviluppo. Da tale materiale caratterizzato da un punto di vista molecolare e per stadio di sviluppo verrà estratto l’RNA , e sintetizzato il cDNA che sarà sequenziato in modo sistematico con tecnologia 454. I cloni ottenuti concorreranno alla costituzione di una collezione di EST di seme. I cloni sequenziati ed annotati secondo i criteri di gene ontology, saranno utilizzati per un’analisi bioinformatica condotta sui database pubblici al fine di implementare i set di geni seme-specifici, che saranno utilizzati per sviluppare un microarray dedicato.
Per quanto riguarda i FT (WP2) è stato messo in evidenza che le famiglie maggiormente coinvolte sono quelle dei MADS-box, AuX/IAA e bZIP. Alcuni membri di tali famiglie mostrano profili di espressione differenziali nel seme e nel frutto, ed in rapporto allo stadio di >>>

Risultati parziali attesi

Risultati attesi dalla ricerca sono i seguenti:
WP1- Allestimento di un repertorio EST seme-specifico e produzione di un oligo-microarray che sarà utilizzato per condurre studi di trascrittomica nell'ambito del presente progetto ed in futuri studi di genomica funzionale, nonchè nella caratterizzazione di biotipi.
WP2- Localizzazione mediante ibridazione in situ di fattori di trascrizione del tipo MADS, AUX/IAA e bZIP in tipi cellulari del frutto e del seme in fasi del loro sviluppo, e loro relazionamento con variazioni del profilo trascrizionale.
WP3- Individuazione del ruolo di auxina, etilene e JA sullo sviluppo del seme e del frutto e sul cross talk tra i due organi valutandone l'effetto mediante lo studio della evoluzione di alcuni parametri biometrici rapportati a variazioni dei profili trascrizionali.
WP4- Isolamento di geni coinvolti nella sintesi di polisaccaridi e di trasportatori di saccarosio ed esosi e loro profili di espressione durante lo sviluppo di seme e mesocarpo, nell'intento di chiarire il ruolo dei carboidrati nel cross talk seme-frutto, in relazione anche ad interazioni con la biosintesi e la trasduzione dell'ABA.
WP5- Caratterizzazione del profilo fenolico del seme e del frutto ed individuazione di markers biochimici e molecolari legati alla loro biosintesi in fasi significative della embriogenesi e dello sviluppo dei frutti ed effetto dei JA sulla evoluzione degli stessi parametri. Profili di >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Le basi fisiologiche e molecolari del coordinamento tra lo sviluppo del frutto ed embriogenesi sono state l’oggetto di un precedete PRIN che ha visto coinvolte molte delle UUOO proponenti il presente progetto di ricerca. Le ricerche sono state finalizzate alla individuazione di geni marcatori delle diverse fasi dello sviluppo del seme e del frutto. Alcuni di tali geni codificano fattori di trascrizione (FT) del tipo MADS-box, AuX/IAA e bZIP, che grazie alla mobilità dei loro prodotti (Lin et al.,The Plant Cell 19:1488-1506,2007), potrebbero essere attivamente coinvolti nel cross-talk seme-frutto. L’individuazione dei geni differenzialmente espressi si è basata sulla comparazione, attraverso l’utilizzo del primo microarray di pesco µPEACH1.0 (Estree Consortium, Acta Horticulturae, 682:263-268, 2006), dei profili trascrizionali dei due organi nel corso del loro sviluppo. E’ stato messo in evidenza che le famiglie di FT maggiormente coinvolte sono quelle dei MADS-box, AuX/IAA e bZIP. Alcuni membri di tali famiglie mostrano profili di espressione differenziali: nelle fasi iniziali dello sviluppo del frutto sono maggiormente espressi nel seme, mentre nelle fasi finali nel pericarpo (mesocarpo). Uno dei FT più interessanti è un clone che mostra omologia per SEPALLATA3, un MADS-box che svolge la duplice funzione di regolatore dell’espressione nei semi e nei frutti di molte specie (Boss et al.,Plant Science, 162:887-895, 2002; de Folter et al.,Plant Molecular Biology, 56:351-366 >>>