Analisi morfologica e molecolare di un mutante coinvolto nello sviluppo del seme nella specie Zea mays

La riproduzione sessuale nelle Angiosperme è caratterizzata dal fenomeno della doppia fecondazione. Una cellula spermatica si fonde con la cellula uovo per formare lo zigote che si sviluppera' in embrione mentre l'altra cellula spermatica unendosi con la cellula centrale bi-nucleata formerà l'endosperma. In mais sono stati descritti numerosi mutanti caratterizzati da anomalie nello sviluppo del seme che vengono indicati genericamente come mutanti dek (defective kernel) (Neuffer and Sheridan 1980; Scanlon et al. 1994). La maggior parte dei mutanti dek presenta uno sviluppo anomalo dell'endospema mentre l'embrione, sebbene di dimensioni più piccole si sviluppa normalmente. Una sottoclasse di mutanti dek indicati come empy pericarp (emp) comprende mutanti caratterizzati da una forte riduzione dell'endosperma. Questi mutanti sebbene presentino tutte le regioni tipiche dell'endosperma, mostrano una drastica riduzione della porzione centrale amilacea. L'interesse per lo studio di questi mutanti consiste nella possibilità di identificate nuovi fattori coinvolti nel controllo dello sviluppo del seme. Finora sono state chiarite le basi molecolari di un solo mutante emp recentemente clonato tramite "transposon tagging" (Fu et al.,2002). emp2 codifica per una proteina molto simile a HEAT SHOCK BINDING PROTEIN1 coinvolta nella risposta allo "heat shock" da calore. Il fenotipo emp (empty pericarp) rappresenta una classe di mutanti "defective-kernel" caratterizzati da una drastica riduzione dell'endosperma. Tra questi, il mutante emp4-1 è stato posizionato sul cromosoma 1L ed è stato clonato. La caratterizzazione molecolare di emp4 indica che la putativa proteina del gene appartiene alla classe di proteine contenenti il dominio PPR (pentatricopeptide repeat),tipico di una grande famiglia di geni nelle piante superiori e di alcune proteine in animali e funghi (Manthey and McEwen, 1995; Coffin et al. La sequenza conservata del dominio PPR è tipica di una grande famiglia di geni nelle piante superiori e di alcune proteine in animali e funghi (Manthey and McEwen, 1995; Coffin et al. 1997). Vista l'importanza che questo tipo di proteine potrebbe rivestire nello sviluppo dell'embrione e dell'endosperma, ci proponiamo di caratterizzare in maniera dettagliata alcuni alleli del mutante emp4 che abbiamo a disposizione. Lo studio che proponiamo consentirà inoltre di capire meglio i meccanismi che permettono lo scambio di messaggi tra embrione ed endosperma durante lo sviluppo del seme in mais. La ricerca sarà focalizzata su due aspetti: Analisi di espressione del gene EMP-4 nelle piante wild type. Analisi morfologica dei mutanti emp-5.