Modulazione delle isoforme radicali di glutammina sintetasi e del bilanciamento amminoacidico in piante di mais in risposta alla diversa fonte di azoto inorganico

La glutammina sintetasi (EC: 6.3.1.2) catalizza il primo step di organicazione dell’azoto (N). In mais (Zea mays L.) sono note 5 isoforme localizzate nel citosol (GS1) ed 1 plastidiale (GS2). Sebbene sia stata dimostrata l’importanza di specifiche isoforme nel metabolismo fogliare nella fase riproduttiva, esiste ampio margine di approfondimento sul ruolo delle isoforme radicali durante lo sviluppo vegetativo. Lo studio del proteoma radicale, in piante alla terza foglia esposte a diverse fonti di N inorganico, ha evidenziato come la GS2 sia effettivamente presente ma esclusivamente coinvolta nell'assimilazione del nitrato e, inoltre, come vengano accumulate specifiche isoforme citosoliche, la GS1 5 e la GS1 1, con modulazione differenziale in risposta a nitrato e ad ammonio. I saggi enzimatici hanno confermato che l’incremento dell’assimilazione dell’N sia associabile all'attività di specifiche isoforme. A completamento del quadro metabolico, sono state valutate le speciazioni di N inorganico e di amminoacidi in radici, xilema e foglie. La traslocazione e la riduzione del nitrato sono apparse abbastanza distribuite fra foglie e radici, mentre l’assimilazione radicale dell’ammonio, non accumulato nell'apparato aereo, è risultata prioritaria ed associata ad un significativo aumento degli zuccheri riducenti. Questa condizione è stata inoltre caratterizzata da un incremento dei livelli radicali di asparagina, sebbene scarsamente traslocata. Infatti, le forme organiche preferenziali nello xilema sono risultate essere la glutammina e l’alanina, indipendentemente dalla fonte di N inorganico. L’analisi fogliare ha infine suggerito che la glutamina traslocata possa essere soggetta a un riciclo che porta ad accumulo di alanina e liberazione di glutammato, a sostegno dell’ipotesi che tale amminoacido sia determinante nel bilanciamento dei rapporti di C/N fra radici e foglie.