Calafiore, Roberta (2013) Studio di geni candidati utili per il controllo di organismi dannosi per le piante. [Tesi di dottorato]

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Abstract

Lo studio sulle relazioni antagonistiche insetto-insetto e/o interazioni benefiche pianta-microrganismo, offre interessanti opportunità per l’identificazione di nuove molecole con potenziale attività pesticida e/o biostimolante utili per la difesa delle colture. Il seguente lavoro è stato incentrato sullo studio di due geni isolati da organismi appartenenti a queste categorie: TnBvank1 e Htr1 Il primo gene è stato isolato dal polydnavirus Toxoneuron nigriceps, un virus associato simbioticamente all’imenottero parassitoide Toxoneuron nigriceps che parassitizza larve di Heliothis virescens. TnBvank1 è coinvolto nella soppressione della risposta immunitaria della larva parassitizzata (Falabella et al., 2007). Esso codifica una proteina avente similarità con proteine iκB coinvolte nel legame con il fattore trascrizionale NF-κB, dalle quali differisce per la mancanza del dominio N-terminale, necessario per la regolazione del suo ruolo inibitorio. Tale forma analoga tronca, pertanto, interagisce in modo stabile con NF-κB, prevenendone l’ingresso nel nucleo, con conseguente inibizione dell’attivazione della risposta immunitaria dell'insetto (Falabella et al., 2007). Il gene TnBvank1 è stato espresso nel genoma di tabacco e dati preliminari hanno indicato che larve di lepidottero alimentate sulle piante transgeniche presentano un ridotto accrescimento rispetto a larve alimentate su piante controllo. Analisi trascrittomiche di piante transgeniche trattate o meno con un elicitore fungino (capsiceina) hanno rivelato che il gene TnBVAnk1 esplica essenzialmente un effetto repressivo sul trascrittoma di tabacco, ma durante l’organizzazione della risposta di difesa ricopre un ruolo nella modulazione di diverse componenti cellulari. La regolazione dell’espressione di molteplici geni codificanti per diverse classi di inibitori di proteasi ha permesso di avanzare l’ipotesi di un possibile effetto del transgene nei confronti di insetti masticatori, come verificato mediante saggi biologici. Il secondo gene Htr1 è stato isolato dal Trichoderma harzianum, fungo antagonista di molti fitopatogeni terricoli ed aerei. E' noto che l'interazione del fungo con la pianta amplifica l'accrescimento dell'apparato radicale (Tucci et al., 2011) ed incrementa la tolleranza della pianta agli stress biotici ed abiotici mediante la produzione di enzimi, peptidi e proteine omologhe a fattori di avirulenza di funghi fitopatogeni (Harman et al., 2004; Woo and Lorito 2007). Un importante contributo all'interazione positiva che si instaura tra la pianta ed il fungo è dato dalle idrofobine del fungo, proteine di basso peso molecolare, altamente idrofobiche e che hanno mostrato attività antimicrobica. Per tali motivi il gene Htr1 è un interessante candidato per la protezione delle colture. Il gene è stato ingegnerizzato sotto il controllo di un promotore inducibile da etanolo e sono state prodotte linee esprimenti il gene Htr1 caratterizzate dalla presenza di una singola copia del transgene. Le stesse linee hanno mostrato la presenza del trascritto in pianta in assenza di induttore. Inoltre la maggior parte delle piante transgeniche presenta una notevole modificazione del fenotipo, che non si è rivelata correlabile con la quantità di trascritto.

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