Adattamento metabolico in piante di riso mutanti knock-down nell’espressione del trasportatore mitocondriale del ferro (MIT)

Il ferro (Fe) è un elemento essenziale per la vita della pianta rientrando come costituente essenziale in numerosi processi metabolici come la respirazione cellulare che ha sede nei mitocondri. Una ridotta biodisponibilità di questo elemento altera fortemente questo importante comparto cellulare. Le piante, tuttavia, possiedono diversi meccanismi regolativi che consentono adeguamenti metabolici flessibili in risposta a disordini nutrizionali legati al Fe. In condizioni di Fe carenza si assiste, infatti, ad una generale riprogrammazione metabolica a livello radicale (attivazione della glicolisi e del metabolismo secondario). Al centro di tale adattamento, la rimodulazione dell’attività mitocondriale gioca un ruolo fondamentale. E’ stato recentemente ipotizzato che i mitocondri siano coinvolti in un meccanismo di percezione (sensing) e trasmissione del segnale (signalling) relativo alla variazione del contenuto cellulare di Fe. La comprensione dei meccanismi che regolano il sistema di “Fe sensing and signalling” è necessaria per ottimizzare l’acquisizione di Fe da parte delle piante. In questo lavoro, piante di riso mit-2, mutanti knock-down nell’espressione del trasportatore mitocondriale del Fe (MIT) sono state allevate a diverse concentrazioni di Fe (0, 50, 500 µM). Sono state, quindi, condotte analisi di ionomica e trascrittomica dei tessuti fogliari e radicali ed analisi dettagliate sulla frazione mitocondriale purificata da radici. Dall’analisi trascrittomica, le piante mit-2 mostravano una forte alterazione dell’espressione (up/down regulation) di geni codificanti enzimi appartenenti sia al metabolismo primario che a quello secondario, inoltre a livello mitocondriale le maggiori alterazioni d’espressione genica si osservavano nei tessuti fogliari rispetto a quelli radicali. Le analisi di western blot condotte sulla frazione mitocondriale e la quantificazione, tramite HPLC, degli acidi organici dei tessuti radicali, hanno permesso di osservare che in condizioni di controllo (piante allevate a 50 µM di Fe) le piante mit-2 mostravano una riprogrammazione metabolica paragonabile a quella indotta da una carenza di Fe. Tali evidenze supportano l’ipotesi che il mitocondrio rappresenti il comparto cellulare coinvolto nella determinazione delle risposte metaboliche indotte da una carenza di ferro.