A 'HYBRID' APPROACH FOR THE CHARACTERIZATION OF POSSIBLE PHYSIOLOGICAL ROLES OF ARABIDOPSIS THALIANA FORMATE DEHYDROGENASE FDH

Essendo organismi sessili, le piante non possono fuggire, ma devono costantemente far fronte e diversi stress, come per esempio eccessi di luce o la continua esposizione ai microrganismi. L’enzima formato deidrogenasi (FDH) catalizza l'ossidazione del formato (HCOO-) in anidride carbonica (CO2) insieme alla riduzione di NAD+ in NADH. FDH è stata presentata in letteratura come una ‘proteina di stress’ in quanto la sua espressione è fortemente influenzata dagli stress ambientali; è ben documentata l’induzione in risposta a stress di natura abiotica, mentre il suo ruolo durante gli attacchi patogeni è stato poco studiato. In questa tesi di dottorato si è voluto quindi indagare la risposta di FDH in foglie di Arabidopsis thaliana quando le piante sono esposte a un patogeno del sistema vascolare (Xanthomonas campestris pv campestris) o a un batterio benefico della rizosfera (Pseudomonas simiae WCS417), con l’obiettivo di comprendere meglio il ruolo di FDH nell’interazione pianta-batterio. Si è deciso di utilizzare per le indagini un approccio ‘ibrido’, in quanto si sono usate sia tecniche in silico che in vivo; al fine di favorire questa tipologia di approccio alla ricerca, i ricercatori dovrebbero migliorare la qualità dei dati già esistenti e disponibili (Manoscritto 1) e sviluppare nuovi programmi informatici facili da usare (Manoscritto 2). Un’analisi di correlazione dei dati di espressione genica di Arabidopsis thaliana sotto stress biotico ha mostrato che i principali correlatori di FDH sono geni coinvolti in risposte di difesa. Inoltre, l’esame in vivo dell’attività del promotore di FDH in foglie di Arabidopsis thaliana ha evidenziato come FDH potrebbe avere un ruolo importante nelle prime risposte di difesa degli idatodi (pori specializzati a livello fogliare per secernere l'acqua in eccesso) durante l’infezione da parte di Xanthomonas campestris pv campestris (Manoscritto 3). Molto probabilmente Pseudomonas simiae WCS417 è il batterio della rizosfera più studiato per la sua capacità di promuovere in Arabidopsis thaliana una risposta immunitaria nota come ‘Induced Systemic Resistance’ (ISR). Si è osservata una rapida induzione dell’attività del promotore di FDH negli idatodi di piante colonizzate da Pseudomonas simiae WCS417 o esposte al batterio ma senza un contatto diretto con l’apparato radicale; inoltre, un’analisi globale del proteoma fogliare a seguito di una breve colonizzazione delle radici di piante wt Col e mutanti knockout atfdh1-5 da parte di Pseudomonas simiae WCS417 ha rivelato un aumento dei livelli di FDH nel wt e dato indicazioni sui processi e le vie metaboliche che vengono influenzate a livello delle foglie, in particolare quelli relativi a proteine estrinseche dei fotosistemi, proteine di risposta agli stress, e proteine con funzione di detossificazione di specie reattive dell’ossigeno (Manoscritto 4). Infine, la difesa ISR si sovrappone parzialmente alla risposta della pianta alla ferrocarenza, suggerendo che il ferro è non solo essenziale per la pianta ma che è anche un elemento importante nell’interazione con i microrganismi (Manoscritto 5 e Manoscritto 6).

Grantor dc:publisher

Università degli Studi di Milano

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• MARZORATI, FRANCESCA

Contributors dc:contributor

• tutor: P.A. Morandini
• I. Murgia ; coordinatore: M. Sugni
• M. Guarino
• F. Marzorati
• MORANDINI, PIERO ANGELO
• SUGNI, MICHELA
• GUARINO, MARCELLA PATRIZIA MARIA

• formate dehydrogenase
• FDH
• Arabidopsis thaliana
• Xanthomonas campestris pv campestri
• Xcc
• Pseudomonas simiae WCS417
• WCS417
• iron
• Fe
• transcriptomic
• proteomic
• microarray
• Affymetrix
• R
• Settore BIO/04 - Fisiologia Vegetale

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess

Language dc:language

eng

Identifier

http://dx.doi.org/10.13130/marzorati-francesca_phd2023-04-27
10.13130/marzorati-francesca_phd2023-04-27

OAI identifier oai:identifier

oai:air.unimi.it:2434/966456