Effetti di una nuova classe di analoghi sintetici degli strigolattoni sui funghi arbuscolari e sulle loro capacità simbiontiche

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1 UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI TORINO FACOLTÁ DI SCIENZE M. F. N. CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN SCIENZE NATURALI CURRICULUM TECNOLOGIE AMBIENTALI Effetti di una nuova classe di analoghi sintetici degli strigolattoni sui funghi arbuscolari e sulle loro capacità simbiontiche Relatore: Prof.ssa Paola Bonfante Co-relatore: Dott.ssa Mara Novero Candidata: Annalisa Marchioni

2 LE MICORRIZE Associazione simbiontica mutualistica tra piante e funghi ZUCCHERI PIANTA FUNGO Nutrizione minerale (P e N) Effetto crescita Tolleranza agli stress NUTRIENTI MINERALI Completamento ciclo vitale (formazione corpi fruttiferi) Nutrizione organica

3 LE MICORRIZE Tre tipologie Ecto-, Endo- e Ectoendo-micorrize SIMBIOSI AM (4 fasi di sviluppo): 1. Fase pre-simbiontica 2. Contatto e ingresso del fungo 3. Proliferazione fungina intraradicale 4. Sviluppo dell arbuscolo Funghi AM Glomeromycota

4 IL DIALOGO TRA PIANTE E FUNGHI AM POSSIBILE TRAMITE IL RILASCIO DI STRIGOLATTONI DA PARTE DELLA PIANTA Myc factor??? Percepiti anche dalle piante infestanti!!! In laboratorio prodotti vari analoghi sintetici degli strigolattoni, come GR24, GR7 e GR5. Strigolattoni Branching factor (Akiyama et al., 2005)

5 SCOPO DEL LAVORO 1) PLN655 (nuovo analogo sintetico degli Strigolattoni) è biologicamente attiva sui funghi AM? 1) 2) 2) Può stimolare la crescita di un fungo AM (Gigaspora margarita) in un sistema recalcitrante alla micorrizazione (il gametofito della felce Pteris vittata)? 3) 3) Le cause della non-micorrizabilità possono essere attribuite alla morfologia del gametofito?

6 PLN655 e GR24 Analoghi sintetici degli strigolattoni 4 anelli (di cui il primo sempre aromatico), con attività stimolante per la germinazione concentrata in CD. 1) GR24 uno dei primi analoghi sintetici, altamente attivo. PLN655 famiglia PL, molecola di nuova sintesi con struttura semplificata, fluorescente. lattone chetone (Akiyama et al., 2005) (Bhattacharya et al., 2009) PIÙ VOLTE CONFERMATA LA LORO CAPACITÀ DI INDURRE LA GERMINAZIONE DEI SEMI DELLE PIANTE PARASSITICHE

7 EFFETTI DI PLN655 SU Gigaspora margarita 1) Tre modalità di somministrazione della molecola: POZZETTI Ife con modificazioni morfologiche MOLECOLE NEL TERRENO Inibizione della germinazione delle spore GOCCE Risultati ottimali

8 PLN655 e Gigaspora margarita: RISULTATI 1) PLN655 e GR24 risultano inibenti nei confronti della germinazione delle spore Germinazione Spore Valori sempre più bassi di quelli rilevati per l acqua

9 PLN655 e Gigaspora margarita: RISULTATI 1) PLN M risulta stimolante nei confronti della ramificazione del fungo Ramificazioni ife Valutazione sviluppo BAS (Branched Absorbing Structures): Strutture sviluppate nei pressi di radici ospiti 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 BAS ACQUA GR24 PL PL BAS

10 CONCLUSIONI FASE 1 1) 1) La modalità di somministrazione delle molecole influisce sul risultato 3) PLN M e GR M stimolano la ramificazione delle ife e lo sviluppo di BAS 2) PLN655 e GR24 inibiscono la germinazione delle spore di G. margarita 4) PLN655 e GR24 sono attivi a concentrazioni molto basse L attività delle molecole è stata, quindi, testata su un sistema recalcitrante alla micorrizazione per verificare un loro possibile effetto stimolante (FASE 2)

11 Pteris vittata E I SIMBIONTI FUNGINI (Gigaspora margarita E Glomus intraradices) 2) Pteris vittata L. Divisione: Pteridophyta Ordine: Pteridales Famiglia: Pteridaceee Phylum: Glomeromycota Classe: Glomeromycetes Ordine: Glomales Famiglia: Gigasporaceae Gigaspora margarita Becker et Hall Famiglia: Glomaceae Glomus intraradices Schenck and Smith

12 PROVE DI INOCULAZIONE DEL GAMETOFITO DI Pteris vittata 2) Gigaspora margarita Spore sterili Capsula Petri settata Glomus intraradices Radici trasformate e micelio fungino Capsula Petri con gametofiti di Pteris vittata Comparto riservato alle ife fungine

13 RISULTATI DELL INOCULO 2) IN NESSUN CASO IL GAMETOFITO È STATO MICORRIZATO

14 VALUTAZIONE DI UN POSSIBILE EFFETTO INIBENTE DEL GAMETOFITO SUL FUNGO 2) Germinazione spore Gigaspora margarita NON È STATA OSSERVATA ALCUNA INIBIZIONE DA PARTE DEL GAMETOFITO SUL FUNGO NE CON G. margarita NE CON Gl. intraradices LE CAUSE DI NON- MICORRIZABILITÀ SONO DA RICERCARSI NEL MANCATO DIALOGO GAMETOFITO-FUNGO????

15 EFFETTI DI PLN655 SUL SISTEMA FELCE-FUNGO 2) Spore sterili di G. margarita Gametofito di P. vittata OSSERVAZIONI EFFETTUATE DOPO 2, 4 E 9 GIORNI Molecole strigolattonesimili applicate sottoforma di gocce appena dopo la germinazione delle spore

16 PLN655 SUL SISTEMA FELCE-FUNGO: RISULTATI 2) Dopo 2 giorni GR24: molecola più attiva Cause di non micorrizabilità da ricercarsi nell organizzazione cellulare del gametofito? Dopo 4 giorni Con GR24 e PLN655: maggiore quantità di micelio Rizoide Dopo 9 giorni Anche l acqua ha prodotto un consistente Ifa numero di ramificazioni NESSUN CONTATTO TRA IFA E RIZOIDE

17 CONCLUSIONI FASE 2 2) Né PLN655, né GR24 sono stati in grado di indurre la micorrizazione del gametofito. Sono state ricercate le cause di nonmicorrizabilità attraverso le osservazioni della morfologia del gametofito (FASE 3)

18 OSSERVAZIONI MORFOLOGICHE DEL GAMETOFITO DI Pteris vittata 3)

19 OSSERVAZIONI MORFOLOGICHE DEL GAMETOFITO DI Pteris vittata 3) Massiccia presenza di cloroplasti con grandi quantità di amido all interno Profonde invaginazioni che congiungono le cellule organizzate in un unico strato cellulare Scarsità di plasmodesmi nel monostrato rispetto al bistrato

20 CONCLUSIONI FASE 3 3) Cellule organizzate in un unico strato cellulare: mancanza parenchima corticale I funghi AM richiedono strutture pluristratificate (Gutjhar et al., 2009) Massiccia presenza di cloroplasti con grandi quantità di amido all interno I funghi AM forse non sanno utilizzare gli zuccheri liberati immediatamente al termine della fotosintesi (Bago et al., 2000) Scarsità di plasmodesmi nel monostrato rispetto al bistrato Meccanismi di sviluppo dei funghi AM in carota suggeriscono che segnali mobili passino da cellula a cellula tramite i plasmodesmi (Genre et al., 2008)

21 CONSIDERAZIONI FINALI PLN655 e GR24 stimolano la ramificazione delle ife di G. margarita, ma inibiscono la germinazione delle spore Il sistema gametofito P. vittata funghi AM G. margarita e Gl. intraradices è recalcitrante alla micorrizazione Le due molecole non sono in grado di stimolare la simbiosi tra felce e fungo Il gametofito non inibisce la sviluppo dei due funghi AM Le cause della nonmicorrizabilità sono da attribuirsi alla struttura del gametofito

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