In risposta alla P-carenza le piante di lupino bianco (Lupinus albus L.) sviluppano a livello radicale caratteristiche strutture morfologiche (cluster) nelle quali si verificano consistenti cambiamenti metabolici, che determinano accumuli di acidi organici successivamento rilasciati alla rizosfera. In questa specifica zona dell’apparato radicale e contemporaneamente al rilascio di anioni di acidi organici, è stata osservata una abbondante estrusione di protoni attribuibile all’attività della H+-ATPasi del plasmalemma radicale (PM). Indicazioni di un coinvolgimento della PM-H+-ATPasi nei meccanismi di risposta alla P-carenza sono già presenti in letteratura, tuttavia limitate sono ancora le informazioni relative al ruolo svolto da questo enzima nel rilascio di essudati (protoni e/o anioni di acidi organici) da parte dei cluster. Obiettivo del presente lavoro è stato quello di: 1) definire l’andamento diurno del rilascio di citrato e protoni da parte dei cluster; 2) valutare le variazioni del pH citoplasmatico nei periodi di elevato o ridotto rilascio di essudati; 3) analizzare l’andamento dell’attività e quantità della PM-H+-ATPasi dei cluster durante le fasi di rilascio degli essudati; 4) studiare i meccanismi collegati con la regolazione del rilascio di citrato e protoni mediante l’impiego di composti in grado di modulare l’attività della PM-H+-ATPasi (fusicoccina e vanadato) o di inibire il rilascio di citrato (antracene). Gli esperimenti sono stati condotti utilizzando cluster ottenuti da radici di piante di lupino bianco allevate per 5 settimane in soluzione nutritiva in assenza di P. I risultati ottenuti hanno evidenziato: 1) un limitato ma costante rilascio di citrato durante l’intero intervallo di tempo considerato, ad eccezione della fase della giornata corrispondente alle ore 1100 (5 ore dopo l’inizio dell’illuminazione), dove è stato registrato un notevole incremento del rilascio di citrato (+127%); in questa stessa fase della giornata è stata registrata un’intensa attività di estrusione di protoni; 2) una aumento del pH citosolico durante le fasi di massimo rilascio di citrato dai cluster (da pH 7,8 fino a pH 8,2 a 5 ore dall’inizio dell’illuminazione) seguito da una progressiva diminuzione fino a pH 7,3 dopo 10 ore dall’inizio dell’illuminazione); 3) un progressivo aumento dell’attività specifica e della quantità della PM-H+-ATPasi dei cluster a partire dall’inizio dell’illuminazione e fino alle ore 1100, seguito da una graduale diminuzione nelle fasi successive; 4) un effetto della presenza di fusicoccina (che stimola l’attività della PM-H+-ATPasi) nel mezzo di incubazione delle radici, che determinava un massiccio rilascio di citrato e protoni anche nelle fasi della giornata non caratterizzate da questo fenomeno; 5) la capacità del vanadato (inibitore specifico della PM-H+-ATPasi) di bloccare il rilascio di protoni concomitante a quello del citrato da parte dei cluster; 6) un rilevante effetto inibitorio dell’antracene sulla capacità di acidificazione del mezzo esterno da parte dei cluster nel momento di massimo rilascio di citrato. I risultati dimostrano che la PM-H+-ATPasi è strettamente coinvolta nei processi regolativi che determinano il rilascio del citrato dalle radici di lupino P-carente.

RUOLO DELLA PM H+-ATPASI NEL RILASCIO DI ESSUDATI RADICALI DA CLUSTER DI LUPINO P-CARENTI / S. Cesco, N. Tomasi, L. Espen, E. Martinoia, G. Neumann, Z. Varanini, R. Pinton - In: Convegno Nazionale della Società Italiana di Chimica Agraria (SICA) / Barberis et al.. - [s.l] : SICA, 2005. (( convegno XXIII Convegno Nazionale SICA.

RUOLO DELLA PM H+-ATPASI NEL RILASCIO DI ESSUDATI RADICALI DA CLUSTER DI LUPINO P-CARENTI

L. Espen;
2005

Abstract

In risposta alla P-carenza le piante di lupino bianco (Lupinus albus L.) sviluppano a livello radicale caratteristiche strutture morfologiche (cluster) nelle quali si verificano consistenti cambiamenti metabolici, che determinano accumuli di acidi organici successivamento rilasciati alla rizosfera. In questa specifica zona dell’apparato radicale e contemporaneamente al rilascio di anioni di acidi organici, è stata osservata una abbondante estrusione di protoni attribuibile all’attività della H+-ATPasi del plasmalemma radicale (PM). Indicazioni di un coinvolgimento della PM-H+-ATPasi nei meccanismi di risposta alla P-carenza sono già presenti in letteratura, tuttavia limitate sono ancora le informazioni relative al ruolo svolto da questo enzima nel rilascio di essudati (protoni e/o anioni di acidi organici) da parte dei cluster. Obiettivo del presente lavoro è stato quello di: 1) definire l’andamento diurno del rilascio di citrato e protoni da parte dei cluster; 2) valutare le variazioni del pH citoplasmatico nei periodi di elevato o ridotto rilascio di essudati; 3) analizzare l’andamento dell’attività e quantità della PM-H+-ATPasi dei cluster durante le fasi di rilascio degli essudati; 4) studiare i meccanismi collegati con la regolazione del rilascio di citrato e protoni mediante l’impiego di composti in grado di modulare l’attività della PM-H+-ATPasi (fusicoccina e vanadato) o di inibire il rilascio di citrato (antracene). Gli esperimenti sono stati condotti utilizzando cluster ottenuti da radici di piante di lupino bianco allevate per 5 settimane in soluzione nutritiva in assenza di P. I risultati ottenuti hanno evidenziato: 1) un limitato ma costante rilascio di citrato durante l’intero intervallo di tempo considerato, ad eccezione della fase della giornata corrispondente alle ore 1100 (5 ore dopo l’inizio dell’illuminazione), dove è stato registrato un notevole incremento del rilascio di citrato (+127%); in questa stessa fase della giornata è stata registrata un’intensa attività di estrusione di protoni; 2) una aumento del pH citosolico durante le fasi di massimo rilascio di citrato dai cluster (da pH 7,8 fino a pH 8,2 a 5 ore dall’inizio dell’illuminazione) seguito da una progressiva diminuzione fino a pH 7,3 dopo 10 ore dall’inizio dell’illuminazione); 3) un progressivo aumento dell’attività specifica e della quantità della PM-H+-ATPasi dei cluster a partire dall’inizio dell’illuminazione e fino alle ore 1100, seguito da una graduale diminuzione nelle fasi successive; 4) un effetto della presenza di fusicoccina (che stimola l’attività della PM-H+-ATPasi) nel mezzo di incubazione delle radici, che determinava un massiccio rilascio di citrato e protoni anche nelle fasi della giornata non caratterizzate da questo fenomeno; 5) la capacità del vanadato (inibitore specifico della PM-H+-ATPasi) di bloccare il rilascio di protoni concomitante a quello del citrato da parte dei cluster; 6) un rilevante effetto inibitorio dell’antracene sulla capacità di acidificazione del mezzo esterno da parte dei cluster nel momento di massimo rilascio di citrato. I risultati dimostrano che la PM-H+-ATPasi è strettamente coinvolta nei processi regolativi che determinano il rilascio del citrato dalle radici di lupino P-carente.
PM-H+ATPasi, Lupino, fosforo carenza
Settore AGR/13 - Chimica Agraria
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