Meristema apicale e differenziamento degli organi in mais: azione dei geni regolatori e degli ormoni.
Progetto Uno degli aspetti più interessanti dello sviluppo delle piante superiori consiste nella loro capacità di formare nuovi organi durante le fasi di vita post-embrionale. Lo sviluppo della pianta dipende strettamente da gruppi di cellule meristematiche, le quali vengono reclutate a formare delle strutture chiamate primordi. Numerosi lavori condotti sia in mais sia in Arabidopsis suggeriscono che la determinazione del destino cellulare siano correlata alla presenza di fattori di posizione. E¿ noto inoltre che la presenza di un gradiente dell¿ormone auxina giochi un ruolo determinante. In Arabidopsis la popolazione di cellule del meristema apicale viene prodotta e si mantiene grazie all¿azione antagonistica e interattiva di due pathway. Il primo, controllato dal fattore di trascrizione WUSCHEL, promuove l¿aumento del numero di cellule del meristema, mentre il secondo, controllato dai fattori CLAVATA, ne riduce la proliferazione. Questo consente di mantenere un equilibrio tra la crescita numerica delle cellule e la perdita delle cellule per la formazione degli organi laterali. Rimangono da chiarire i meccanismi molecolari attraverso i quali le cellule percepiscono la loro posizione e la gerarchia dei fattori implicati nella determinazione del destino cellulare.
Il principale obiettivo di questo progetto è quello di analizzare i meccanismi molecolari e biochimici alla base della proliferazione delle cellule meristematiche e del cambiamento del destino cellulare. A questo scopo verranno impiegati un gruppo di mutanti di mais disponibili nel nostro laboratorio: i mutanti embryo specific (emb) e il mutante shootmeristemless (sml). I primi, sebbene non formino l¿asse embrionale propriamente detto, sono in grado, in esperimenti di ¿embryo-rescue¿, di formare strutture vegetative in posizione ectopica. La mutazione sml comporta la mancanza di formazione del meristema apicale e, in presenza di un allele dominante del gene dgr, determina la formazione di piante con architettura alterata.
Per lo svolgimento del progetto si propongono due approcci. Il primo consiste nell¿analisi dell¿espressione di opportuni marcatori già descritti in letteratura mediante ibridazione in situ di mRNA. Verranno analizzati il gene omeotico Knotted1 (kn1), che è un buon marcatore dell¿attività meristematica, il gene fasciated ear2 (fea2), putativo ortologo di CLAVATA2, e il gene thick tassel dwarf (td1), l¿ortologo putativo di CLAVATA1. L¿analisi verrà condotta a livello delle cellule progenitrici dei germogli avventizi, in embrioni mutanti, e delle cellule progenitrici dello shoot in embrioni wild-type. Il secondo approccio prevede, nello stesso materiale, la determinazione della localizzazione cellulare dell¿auxina secondo metodi istochimici. Complessivamente i dati ottenuti permetteranno di correlare l¿azione dell'ormone e dei fattori di trascrizione e di chiarire il ruolo esercitato dai geni emb ed sml nel controllo della formazione della porzione apicale della pianta.