Il fattore trascrizionale L1L controlla sintesi e deposizione dei lipidi nell’embrione di Arabidopsis
Progetto Nei vertebrati, il fattore trascrizionale NF-Y è un trimero composto da tre subunità A, B, C, codificate da singoli geni, mentre in Arabidopsis ogni subunità costituisce una sottofamiglia di 10-13 geni (1, 2).
Leafy Cotyledon 1 (LEC1) è un fattore NF-YB di Arabidopsis espresso durante lo sviluppo dell’embrione (3). I mutanti lec1 presentano un fenotipo pleiotropico, in quanto hanno un difetto nel sospensore e un blocco nello sviluppo dell’embrione, una diversa distribuzione di amido, lipidi e corpi proteici, sono intolleranti all’essiccamento e parzialmente vivipari. I semi immaturi germinano prematuramente, sono insensibili ad acido abscissico (ABA), tolleranti ad alte concentrazioni di glucosio e sviluppano plantule con tricomi sui cotiledoni.
Anche Leafy Cotyledon1-like (L1L) è un fattore NF-YB ed è espresso durante lo sviluppo dell’embrione. Linee RNAi per L1L presentano il 30% di semi con embrioni bloccati a diversi stadi di sviluppo (4). Al contrario, il mutante knockout l1l da noi isolato non presenta difetti nello sviluppo embrionale né tricomi sui cotiledoni. Sebbene i semi l1l non siano vivipari, i semi immaturi l1l sono però insensibili ad elevate concentrazioni di glucosio e sono in grado di germinare.
L’analisi istologica dei doppi mutanti lec1 l1l ha dimostrato che il fenotipo di lec1 è più severo in presenza
della mutazione l1l, in quanto il livello di amido, zuccheri e antocianine è maggiore rispetto a lec1 ed i semi sono maggiormente vivipari. L’analisi dei semi al microscopio elettronico a trasmissione ha dimostrato che il singolo mutante l1l presenta corpi lipidici di maggiori dimensioni rispetto al wild-type. Inoltre nei doppi mutanti lec1 l1l l’espressione di geni che codificano per proteine di riserva, quali oleosine e cruciferine, risulta essere drasticamente ridotta. Infine il livello di espressione di WRI1, regolatore della sintesi dei lipidi, e di altri geni coinvolti nel controllo delle sostanze di riserva del seme (LEC1 e ABI3) sono aumentati in l1l.
Per analizzare ulteriormente il ruolo di L1L nello sviluppo dell’embrione, ci proponiamo di:
1) eseguire un profilo metabolico dei semi l1l per determinare quantità e qualità dei lipidi in essi contenuti;
2) analizzare l’espressione di geni coinvolti nella sintesi dei lipidi, quali PKp2, PDH E1a, LAS2, TAG1 e PDAT nel mutante l1l e nel doppio mutante lec1 l1l;
3) eseguire un’analisi microarray su wild-type e l1l;
4) identificare i target diretti di L1L tramite ChIP;
5) identificare i partner NF-Y tramite two-, three-hybrid e immunoprecipitazioni in vitro;
6) analizzare la germinazione prematura dei semi immaturi l1l tramite saggi di germinazione in presenza di acido abscissico e gibberelline.
Bibliografia
1 Gusmaroli et al. GENE 283:41-8, 2002
2 Siefers et al. Plant Physiol 149:625-641, 2009
3 Lotan et al. Cell 93:1195-205, 1998
4 Kwong et al. Plant Cell 15:5-18, 2003