Studio del ruolo fisiologico delle diverse isoforme radicali di Glutammina Sintetasi nella risposta a diversi nutrienti azotati in mais

La disponibilità di azoto (N) è uno dei principali fattori che determinano la crescita delle specie agrarie e, in particolare nei cereali, la produttività e la qualità della granella. Le attuali conoscenze fisiologiche e genetiche indicano come il sistema enzimatico glutammina sintetasi/glutammato sintasi (GS/GOGAT) che sostiene l’organicazione dell’N riveste un ruolo chiave nel definirne l’efficienza d’uso (NUE). In particolare, è stato ipotizzato che l’attività della GS citosolica a livello radicale influenzi profondamente la quantità di N totale assimilato durante lo sviluppo della pianta e quindi i meccanismi finali di traslocazione in granella. Questo studio è stato rivolto alla caratterizzazione delle isoforme note di GS citosolica (GS1) e plastidiale (GS2) in radici di piante mais (Zea mays) allo stadio di sviluppo della quarta foglia durante l’esposizione a nitrato 10 mM, ammonio 10 mM e nitrato 5 mM/ammonio 5mM dopo un periodo di affamamento in allevamento idroponico. La ricerca ha indicato un andamento costitutivo per GS1-3 e GS1-4 mentre ha evidenziato l’importanza di una modulazione coordinata fra GS1-1 e GS1-5. L’analisi elettroforetica bidimensionale multiplexed ha inoltre confermato come la fosforilazione delle isoforme di GS1 sembri influenzarne la stabilità. La determinazione delle attività enzimatiche insieme alla caratterizzazione strutturale del sito di fosforilazione mediante approcci di spettrometria di massa (nLC-nESI-MS/MS), attualmente in corso, potrà contribuire a chiarire il meccanismo ed il ruolo di questa modificazione post-traduzionale nel metabolismo del nutriente. Similmente, la valutazione dei livelli e della speciazione dei composti azotati, con particolare attenzione alla componente amminoacidica, nelle radici, nelle foglie e nel succo xilematico delle piante ha fornito nuove informazioni riguardo il contributo di questi enzimi, nelle loro diverse isoforme, durante la risposta metabolica che concorre a determinare gli eventi di accumulo, organicazione e traslocazione dell’N nei cerali. Ricerca finanziata dal Progetto MIUR-PRIN 2009