Il ruolo di zaxinone nel reclutamento del microbiota radicale di Oryza sativa

Zaxinone è un apocarotenoide recentemente descritto nella pianta di riso (Oryza sativa) come un nuovo metabolita naturale coinvolto sia nella crescita e nello sviluppo della pianta di riso, sia nella corretta formazione della simbiosi micorrizica arbuscolare (AM). Zaxinone è stato descritto come un regolatore negativo della biosintesi degli strigolattoni (SLs), fitormoni appartenenti alla classe degli apocarotenoidi, anch’essi coinvolti nel regolare l’architettura della pianta e nel dialogo molecolare tra pianta e funghi AM. L'enzima responsabile della sua biosintesi, Zaxinone Synthase (Zas1), appartiene ad una sottofamiglia di enzimi CCDs ampiamente distribuita nel regno vegetale. Un mutante difettoso del gene OsZas, ha mostrato un minore contenuto di zaxinone solo nelle radici, mostrando un contenuto di zaxinone simile al wild-type (WT) negli organi epigei della pianta. Queste evidenze suggeriscono la presenza di una via enzimatica o non enzimatica alternativa per la sintesi di zaxinone. Attraverso analisi filogenetiche e molecolari è stato proposto OsZas4 come enzima responsabile della seconda via di sintesi. Inoltre, evidenze dimostrano che zaxinone venga rilasciato nell’essudato radicale. Nel complesso, il ruolo di zaxinone nella simbiosi AM e nella regolazione degli SLs e la sua estrusione nella rizosfera suggeriscono che questo metabolita possa avere un coinvolgimento nella comunicazione o nel reclutamento dei microrganismi del suolo da parte delle radici. In questo progetto di tesi è stato pertanto caratterizzato il ruolo di zaxinone nel reclutamento del microbiota radicale di riso. A tal fine, linee difettive (oszas1 e oszas4) e over-esprimenti (OE) i geni di sintesi di zaxinone e piante WT sono state cresciute in un suolo nativo di risaia, e il microbiota radicale è stato valutato in due stadi fenologici della pianta (tillering e milky stage). Per ogni genotipo sono state campionate le radici e sono stati isolati entrambi i comparti radicali (endosfera e rizosfera) e porzioni di suolo (bulk soil). Per ciascun time point e per ciascun genotipo è stato estratto il DNA dai tre comparti (rizosfera, endosfera e suolo) e dopo aver saggiato la qualità del DNA attraverso un’analisi PCR, i campioni sono stati analizzati attraverso un’analisi di metabarcoding per identificare la composizione delle comunità batteriche e fungine nei tre comparti. Dalle analisi di sequenziamento è emerso che il microbiota radicale batterico del WT era costituito da 10 principali phyla batterici e gli stessi phyla erano presenti anche nel microbiota radicale delle linee mutanti (oszas1 e oszas4) e over-esprimenti (OEzas1 e OEzas4), sia per quanto riguarda l’endosfera, sia per la rizosfera e il suolo. I due time point analizzati mostrano una differente abbondanza relativa dei phyla, suggerendo che il reclutamento del microbiota da parte della pianta varia a seconda della fase fenologica. L’unica differenza emersa tra i genotipi riguarda l’abbondanza relativa dei diversi phyla, soprattutto nell’endosfera radicale nel secondo time point (milky stage). Qui, i phyla batterici essenziali per la crescita di riso hanno mostrato abbondanze relative differenti: i Proteobacteria erano più abbondanti nelle OE rispetto al WT e ai mutanti, mentre gli Acidobacteriota e i Chloroflexi erano più abbondanti nel WT rispetto a mutanti e OE. In conclusione, l’alterazione della biosintesi di zaxinone altera l’abbondanza dei phyla batterici presenti nel microbiota radicale.