Proteomica comparativa dei profili degli organelli cellulari in radici di mais in risposta a differenti condizioni di nutrizione azotata

La disponibilità di azoto (N) è uno dei fattori principali che limitano la produttività agricola, in particolare nei cereali in cui l’efficienza d’uso (NUE) non supera il 50%. Inoltre, la disponibilità dei diversi nutrienti minerali azotati, i.e. nitrato e ammonio, ed il loro rapporto, influenzano significativamente le risposte radicali e lo stato fisiologico della pianta. In particolare, le risposte radicali richiedono la modulazione di diversi pathways biochimici, coinvolti ad esempio nel metabolismo del carbonio e dell’N, e di eventi che regolano la compartimentazione ionica e l’omeostasi cellulare. In questo contesto, assume un ruolo fondamentale la stretta coordinazione fra le attività biochimiche e le funzionalità dei diversi organelli cellulari, fra cui hanno un ruolo chiave mitocondri, plastidi e vacuoli. La presente ricerca nasce con lo scopo di studiare i cambiamenti nei profili dei sub-proteomi associati a questi organelli in risposta a diverse condizioni nutrizionali, in radici di mais (Zea mays L.). In particolare, la ricerca è stata condotta su giovani piante di mais, allevate in idroponica in diverse condizioni nutrizionali: assenza di N, nitrato 2.5 mM, ammonio 2.5 mM, nitrato 1.25 mM + ammonio 1.25 mM. Dopo arricchimento degli organelli attraverso centrifugazione differenziale, i sub-proteomi sono stati analizzati attraverso approcci di spettrometria di massa GeLC-MS/MS (Gel Liquid Chromatography -Mass Spectrometry). L’analisi ha permesso di identificare e quantificare un totale di 365 proteine, con un arricchimento complessivo del 78% di proteine appartenenti ai vari organelli cellulari. Nel complesso, la ricerca ha fornito nuove informazioni sulle risposte metaboliche di questi comparti indotte dalle diverse condizioni nutrizionali. Ad esempio, sono state evidenziate differenze nell’accumulo di proteine coinvolte nel metabolismo amminoacidico mitocondriale, nell’assimilazione dell’N a livello plastidico e nel trasporto di soluti ed acqua a livello vacuolare.