Regolazione dell’assorbimento di solfato in Arabidopsis thaliana: il possibile ruolo di STRAM1

L’efficienza d’uso dello zolfo (SUE) nelle piante è un carattere agronomico controllato da diversi geni e dalla loro interazione con l’ambiente. Una limitata disponibilità di zolfo (S) si ripercuote negativamente sulla crescita, sulla produttività e sulle capacità di adattamento all’ambiente della pianta. Una migliore comprensione delle basi fisiologiche e molecolari della SUE potrebbe contribuire alla definizione di strategie di fertilizzazione maggiormente mirate ed efficienti. Le piante assorbono lo S in forma di solfato dalla soluzione circolante del suolo. L’assorbimento e la distribuzione sistemica del solfato sono mediati da specifici trasportatori, codificati da una famiglia multigenica, la cui attività è altamente regolata per controllare il flusso di S in funzione della richiesta metabolica della pianta e, quindi, del suo stato nutrizionale. Le risposte fisiologiche alla carenza di S sono regolate principalmente a livello trascrizionale, ma sono in buona parte ancora sconosciuti molti degli aspetti legati alla percezione e trasduzione dei segnali nutrizionali. L’analisi dei promotori dei geni che rispondono alla disponibilità di S evidenzia l’esistenza di regioni regolatrici (cis-acting elements) coinvolte nella regolazione trascrizionale. In particolare, in Arabidopsis thaliana è stata descritta una regione regolatrice, denominata SURE (SUlfur Responsive Element), necessaria e sufficiente a promuovere l’espressione di un trasportatore del solfato (SULTR1;1) in condizioni di solfocarenza. La presenza di SURE nei promotori di molti geni che rispondono alla disponibilità di S suggerisce un suo coinvolgimento nel controllo trascrizionale del pattern genico di adattamento a condizioni di limitazione nutrizionale. In questo lavoro viene presentata una caratterizzazione preliminare di STRAM1 (Sulfate TRAnsport Modulator 1), un gene codificante un putativo fattore di trascrizione in grado di interagire con SURE e, quindi, potenzialmente coinvolto nella regolazione trascrizionale di SULTR1;1 in Arabidopsis thaliana. Tale gene è stato precedentemente identificato nel nostro laboratorio attraverso un approccio one-hybrid in Saccharomyces cerevisiae. Allo scopo di indagare sul ruolo di STRAM1 nella regolazione del trasporto di solfato si è scelto di adottare un approccio di genetica inversa basato sulla individuazione e caratterizzazioni di mutanti di Arabidopsis difettivi per il gene in esame, presenti in diverse collezioni. Tale approccio ha condotto all’isolamento di un mutante per inserzione, stram1, parzialmente difettivo nell’espressione del gene STRAM1, che è stato successivamente caratterizzato per le sue risposte trascrizionali in diverse condizioni di disponibilità di solfato nel mezzo di allevamento. I principali risultati ottenuti indicano l’esistenza di una relazione complessa tra i livelli di trascritto di STRAM1 e SULTR1;1, suggerendo un ruolo del primo gene nel controllo dell’espressione basale del secondo e non nella sua modulazione al variare della disponibilità di solfato nel mezzo di allevamento. L'individuazione e l'analisi di mutanti stram1 completamente difettivi potrebbe contribuire a chiarire maggiormente il ruolo di questo gene nel controllo trascrizionale del trasporto e del metabolismo del solfato.