L' impatto della Micorrizazione sulla parete cellulare di pomodoro: un approccio molecolare basato sui glycoarray

La parete cellulare è coinvolta nel dialogo molecolare fra partner durante le interazioni tra piante e microrganismi. Nelle micorrize arbuscolari (AM) il fungo raggiunge il lume delle cellule corticali radicali grazie alle sue ife di penetrazione. Qui sviluppa strutture ramificate, gli arbuscoli, attraverso i quali avvengono gli scambi nutrizionali pianta-fungo. Gli arbuscoli sono circondati dalla membrana vegetale che invaginandosi circonda ogni ramo ifale e delimita un compartimento di interfaccia, che contiene materiale comune alla parete cellulare. Lo scopo del mio lavoro di tesi è quello di verificare se in pomodoro la parete cellulare di radici e di frutti abbia una diversa composizione in risposta alla micorrizazione con un fungo AM. Per studiare la composizione delle pareti cellulari nei due organi di pomodoro (radici e frutti campionati in due stadi di maturazione), si sono considerate tre condizioni (piante micorrizate, piante non micorrizate e piante sottoposte ad alta fertilizzazione), applicando per la prima volta ad un sistema AM la tecnica dei glycoarray. I glycoarray prevedono la preparazione del materiale biologico col metodo dell'Alcohol Insoluble Residue (AIR), successive estrazioni con diversi solventi (CDTA e NaOH) e l'uso, infine, di anticorpi monoclonali che permettono di ottenere un segnale la cui elaborazione fornisce un dato semi-quantitativo dei polisaccaridi contenuti nei campioni. Gli esperimenti di glycoarray sono stati allestiti in collaborazione con l'Università di Copenhagen e i risultati ottenuti sono stati affiancati da analisi di espressione genica su geni della pianta coinvolti nella sintesi/modificazione della parete cellulare. Per le radici, sono state effettuate reazioni di qRT-PCR su un set di geni correlati al metabolismo della parete cellulare. Per i frutti ho usato i risultati di un esperimento di RNAseq precedentemente condotto nel laboratorio in cui ho svolto la tesi. Come ultima tappa si è cercato di correlare i dati trascrittomici (sia da RNAseq, sia da analisi di geni specifici) con i dati provenienti dagli esperimenti di glycoarray. I risultati hanno complessivamente dimostrato che l'impatto della micorrizazione sulle radici porta a differenze quantitative significative solo in alcune classi di carboidrati (pectine e proteine di parete) per lo più coinvolte nei processi di ¿accommodation¿ del fungo nelle cellule colonizzate. Per i frutti è interessante notare che i polisaccaridi parietali da frutti micorrizati e fertilizzati risultano in quantità paragonabili, mentre le maggiori differenze si riscontrano nei frutti da piante non micorrizate e non fertilizzate per i campioni analizzati nella fase ¿breaker¿ rispetto a quelli in fase ¿turning¿. Variazioni di regimi nutrizionali sembrano essere solo relativamente influenti sulla composizione della parete, suggerendo che la pianta produca zuccheri in quantità sufficienti per il normale metabolismo di parete anche a bassa fertilizzazione. Dai dati di glycorray emerge inoltre che l'identità del fungo simbionte non influisce sulla composizione di parete, ma che la sua presenza ha un impatto più forte a livello locale (radici) e più limitato a livello sistemico (frutti).