Acido Abscissico (ABA)

Acido Abscissico (ABA) www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

Qualità del seme Dormienza Germinazione ABA controlla molti processi fisiologici nelle piante. Sviluppo Acido Abscissico Risposte a stress biotici Espressione genica Apertura stomatica Tolleranza agli stress

Struttura e biosintesi di ABA www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

Struttura di ABA L orientamento del gruppo COOH sul C-2 di ABA origina gli isomeri cis e trans. ABA possiede inoltre un C asimmetrico in posizione 1 dell anello originando gli enantiomeri S (+) e R (-); in natura è presente solo la forma (S)-cis cerchiata in rosso.

Biosintesi di ABA ABA è un sesquiterpenoide. È sintetizzato nei cloroplasti delle foglie a partire dal carotenoide zeaxantina. Zeaxantina ABA Zeaxantina è abbondante nei tessuti verdi, mentre può essere limitante per la sintesi radicale di ABA (amiloplasti). La zeaxantina epossidasi (ZEP) converte la zeaxantina a violaxantina ABA2

Piante mutate di tabacco a livello del gene codificante per ZEP mancano di ABA e perdono rapidamente acqua Tabacco WT Mutante aba2 Stomi chiusi Stomi aperti Contenuto idrico fogliare

I 9-cis-epossicarotenoidi sono scissi in xantossina dall enzima NCED NCED = 9-cisepossicarotenoide diossigenasi xantossina ABA2

Il gene codificante NCED fu identificato per la prima volta nel mutante vp14 di mais Il mutante vp14 perde rapidamente acqua dalle foglie ed è viviparo, ossia mostra precoce germinazione dei semi sulla pannocchia in fase di maturazione (vedi figura). Le foglie del mutante vp14 perdevano aqua più rapidamente del wild-type a causa dei ridotti livelli di ABA. vp14 seme viviparo Wild-type

I geni NCED sono indotti dalla siccità e durante la maturazione dei semi NCED agisce sulla faccia stromatica dei tilacoidi dove sono localizzati i carotenoidi. La xantossina diffonde dal cloroplasto nel citoplasma. L aumento nell espressione di NCED è correlato strettamente con l aumento dei livelli di ABA L aumento nei livelli di mrna è rivelato entro 30 minuti dal distacco della foglia dalla pianta di Phaseolus vulgaris. Durante la maturazione dei semi di tabacco l espressione dei geni NCED aumenta e successivamente diminuisce. Giorni dopo l impollinazione

La conversione della xantossina ad ABA richiede l intervento di due enzimi La xantossina è convertita dall enzima SDR (Short-chain Dehydrogenase/Reductase) in aldeide abscssica. L enzima SDR è codificato dal gene ABA2 in Arabidopsis. L aldeide è ossidata ad ABA da una specifica ossidasi (AAO = ABA Aldheyde Oxydase). Le foglie di alcuni mutanti incapaci di produre il cofattore Mo appassiscono. WT aba2 SDR Il mutante aao3 mostra appassimento WT aao3 Il mutante aba2 germina in condizioni non idonee (NaCl). MS = terreno di cultura Murashige e Skoog

Catabolismo di ABA www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

I livelli di ABA aumentano drammaticamente a seguito di stress idrico I livelli di ABA sono controllati tramite la biosintesi (regolazione tessuto- e segnale-specifica degli enzimi) e dai metabolismi di inattivazione. La biosintesi di ABA oltre che dipendere da processi di sviluppo (semi in maturazione) è fortemente influenzata da condizioni di stress idrico. In queste situazioni la concentrazione di ABA può aumentare fino a 50 volte in poche ore. Il distacco della foglia dalla pianta simula lo stress idrico, mentre la reidratazione simula il ritorno alla normalità caratterizzato dal declino dei livelli di ABA. ABA si accumula Reidratazione La foglia è distaccata dalla pianta e lasciata a TA per circa 24 ore. La foglia è reidratata per immersione in acqua. ABA

Vie di inattivazione irreversibile e reversibile di ABA L ABA è idrossilato da monoossigenasi ad 8 -idrossi ABA, acido faseico e acido 4 -diidrofaseico; questa inattivazione è irreversibile. L ABA può essere coniugato con glucosio da glucosil transferasi; il glucoside può essere scisso da glucosidasi. [ABA] Inattivazione irreversibile (8 -idrossilasi ) Inattivazione reversibile Reidratazione Segnali di sviluppo

L ABA è inattivato dalla 8 -idrossilasi, codificata dal gene CYP707A I geni CYP707A codificano per l enzima 8 -idrossilasi che inattiva irreversibilmente l ABA. Tali geni sono sovraespressi a seguito del trasferimento di una plantula di Arabidopsis da una condizione di stress idrico (bassa umidità) ad una condizione di alta umidità. Il gene CYP707A1 è sovraespresso nelle cellule di guardia dell epidermide fogliare, mentre il gene CYP707A3 è sovraespresso in altri tessuti della foglia, indicando ruoli diversi nel catabolismo di ABA. Bassa umidità (UR 60%) (stress idrico) Alta umidità (UR 90%) (condizioni ambientali ottimali) Plantule transgeniche di Arabidopsis contenenti il gene reporter GUS fuso col promotore di CYP707A.

L inatttivazione irreversibile di ABA è necessaria alla germinazione dei semi La perdita di funzione di uno dei geni CYP707A riduce la capacità germinativa, espressa come % di emergenza della radichetta. La perdita di funzione di due geni CYP707A abolisce quasi del tutto la capacità germinativa. Wild type Mutante singolo Mutante doppio

L inattivazione reversibile di ABA per glicosilazione attivo biologicamente (poco polare) β-glucosidasi ABA glucosiltransferasi Inattivo biologicamente (maggiormente polare e trasportabile) ABA-glucosil estere (ABA-GE) è una forma inattiva di conservazione e di trasporto ABA-GE è una forma inattiva, più polare e più facilmente trasportabile sia attraverso lo xilema (ABA radicale) che il floema (ABA fogliare). In alternativa, è conservato nel vacuolo.

Accumulo di ABA e omeostasi Sono processi strettamente controllati da fattori ambientali e dallo sviluppo 9-cisepossicarotenoidi NCED xantossina Stress idrico Segnali di sviluppo (dormienza) ABA Reidratazione Segnali di sviluppo (germinazione)

I movimenti di ABA tra organi e cellule www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

L ABA sintetizzato in radici sottoposte a siccità è trasportato alle foglie via xilema Pianta ben idratata con stomi aperti ed elevata velocità di traspirazione. Pianta soggetta a stress idrico con stomi chiusi e bassa velocità di traspirazione. Nelle piante sottoposte a stress idrico a livello radicale la concentrazione di ABA xilematico trasportato dalle radici alle foglie è più elevata (fino a 3000 volte, in dipendenza della specie).

A seguito dello stress idrico l ABA si accumula nelle venature fogliari e nelle cellule di guardia Le plantule trasformate di Arabidopsis erano sottoposte a stress idrico per via radicale registrando ai vari tempi l emissione di luce dovuta alla luciferasi. I geni indotti da ABA iniziavano ad essere espressi dopo 2 ore nello xilema dell ipocotile, dopo 4 ore nello xilema dei cotiledoni e dopo 6 ore in tutta la superficie dei cotiledoni stomi inclusi. Un reporter realizzato con un promotore inducibile da ABA fuso con la luciferasi, era usato per visualizzare i livelli di ABA. Immagine dell attività luciferasica. Immagine dell attività luciferasica, fusa con un immagine in campo chiaro.

ABA è un acido debole ed esiste in forma dissociata (ABA - ) e non dissociata Apoplasto, ph 5.5 Nel citoplasma delle cellule (ph 7) l ABA è presente sotto forma dissociata o carica (anione ABA - ). Citoplasma, ph 7 ABA - Nello spazio infraparete (apoplasto), caratterizzato da ph acido (5,5), l ABA è presente sotto forma non dissociata (ABAH). I movimenti di ABA dipendono soprattutto dalla forma in cui si trova l ormone. ABAH ABAH ABA - + H + ABA - + H + Lo stress idrico favorisce la dissociazione dell ABAH Lo stress idrico porta ad alcalinizzazione del ph del succo xilematico (a circa ph 7) favorendo la formazione della forma dissociata nell apoplasto e quindi impedendo l entrata dell ormone nella cellula.

Il movimento di ABA - attraverso la membrana dipende da specifici trasportatori Il genoma di Arabidopsis contiene geni codificanti per i trasportatori appartenenti alla famiglia ABC (ATP-binding cassette). Nell ambito della famiglia ABC è stata individuata una sottofamiglia denominata AtABCG, implicata in vari processi di trasporto, anche se la funzione di molti trasportatori appartenenti a tale sottofamiglia resta ignota. È stato dimostrato che il gene AtABCG25, codifica per un trasportatore di ABA localizzato nel plasmalemma delle cellule di Arabidopsis. ABA - Il gene AtABCG25, espresso nelle venature fogliari di plantule di Arabidopsis, codifica per un trasportatore (out) di ABA. Pattern di espressione di AtABCG25pro::GUS Control 10 μm ABA Il gene AtABCG25 è indotto da ABA. In foglie di piante transgeniche di Arabidopsis che sovraesprimono il gene AtABCG25 la perdita di acqua conseguente al distacco, è ritardata.

AtABCG40 è un trasportatore di ABA espresso nelle cellule di guardia Nel mutante con perdita di funzione abcg40 le cellule di guardia sono meno sensibili all ABA. Il mutante risulta così più suscettibile alla siccità. ABA-induced stomatal closure

Percezione e signaling di ABA www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

I recettori PYR/PYL/RCAR I recettori PYR1 sono stati scoperti durante uno screening genetico/chimico effettuato su semi di Arabidopsis per composti con effetto simile all ABA tra cui l agonista denominato pirabactina (PYR). Ciò permise l identificazione del gene PYR1 e venne dimostrato che la proteina da esso codificata lega specificamente ABA. PYR1 Studi su mutanti 2x, 3x e 4x di Arabidopsis hanno dimostrato l esistenza di una famiglia di recettori PYR indicata con l acronimo PYL (PYR1-Like). E stato successivamente dimostrato che il recettore PYR1, a seguito del legame con ABA, è in grado di interagire con una fosfatasi (PP2C). La porzione che interagisce con PP2C è stata denominata RCAR (Regulatory Componentes of ABA Receptors). Per questo motivo il recettore è stato ridenominato PYR/PYL/RCAR o più semplicemente PYR/RCAR. Semi di piante wild-type di Arabidopsis Semi di piante sono wild-type incapaci di Arabidopsis di germinare sono su mezzo incapaci di contenente germinare su ABA. mezzo contenente ABA. Il mutante abi1 (ABAinsensitive) Il mutante germina abi1 (ABAinsensitive) ABA. germina Il gene su ABI1 mezzo su mezzo contenente codifica contenente per la ABA. fosfatasi Il gene PP2C. ABI1 codifica per la fosfatasi PP2C. I mutanti insensibili alla pirabactina I mutanti insensibili sono anche alla insensibili all ABA pirabactina e possono sono anche così insensibili germinare all ABA e su possono mezzo così contenente l ormone. germinare su mezzo contenente l ormone.

ABA PYR1 Fosfatasi Il ruolo di PP2C Recettori PYR/RCAR Fosfatasi PP2C Inibizione della fosfatasi (in assenza di ABA la fosfatasi è attiva) Lo studio dei mutanti abi ha mostrato che la mutazione rende i semi non dormienti e causa appassimento nella pianta. Pertanto tale mutazione diminuisce la sensibilità all ABA, suggerendo che la fosfatasi PP2C abbia un ruolo inibitorio nel signaling di ABA. Piante di Arabidopsis sovraesprimenti i geni ABI hanno una ridotta della sensibilità all ABA, PYR1 confermando il ruolo inibitorio di PP2C. I recettori PYR/RCAR, Recettori a seguito PYR/RCAR del legame con ABA, interagiscono con PP2C inibendone l attività enzimatica. Quali ABA sono i bersagli di PP2C? Inibizione della fosfatasi Le proteina chinasi Fosfatasi SnRK2 sono i bersagli Fosfatasi delle PP2C PP2C Le chinasi SnRK2 (Sucrose Non-fermenting Related Kinase2) agiscono come regolatori positivi nella via di signaling di ABA causando la fosforilazione di fattori di trascrizione (TF) che in questo modo si attivano e vanno ad indurre l espressione dei geni regolati da ABA. SnRK2 è attiva in presenza di ABA Ion channel P TF P P Chinasi SnRK2 P TF Proteina chinasi (SnRK2) In assenza di ABA PP2C defosforila SnRK2 inativandola; in presenza di ABA, PP2C è inattiva Risposte ad ABA

I recettori CHLH I recettori CHLH sono localizzati nei plastidi. E tuttora sconosciuto il loro meccanismo di azione. Potrebbero essere implicati nel trasporto di ABA all interno del plastidio. Tuttavia tale proteina sembra possedere domini con più funzioni in quanto controlla anche la sintesi della clorofilla e regola la complessa via del segnale tra nucleo e plastidi. www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

I recettori GTG Si tratta di proteine GPCR (G protein-coupled receptor) localizzate sul plasmalemma. L ABA, combinandosi al dominio localizzato al di fuori della cellula, determina un cambiamento conformazionale del dominio interno e quindi della proteina G. Quest ultima funziona come un interruttore che potenzialmente attiva una serie di metabolismi intracellulari. Esistono tuttavia alcuni dati contrastanti circa la loro funzione di recettori per ABA. ABA www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

Un modello delle interazioni di ABA con i tre tipi di possibili recettori Tutti questi tipi di recettori sembrano coinvolti nel meccanismo di chiusura stomatica ABA indotto e nei relativi flussi ionici (indicati in figura per semplicità con A - channel). Tuttavia le interazioni nella via di segnale a monte dei recettori restano ancora oscure. www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

Molti messaggeri secondari partecipano al signaling di ABA www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

L ABA controlla l apertura stomatica causando la riduzione del volume delle cellule di guardia Quando gli stomi sono aperti, le piante perdono acqua per traspirazione. L ABA prodotto durante lo stress idrico causa la chiusura delle cellule di guardia ed impedisce la loro riapertura conservando l acqua nella pianta.

L ABA causa l espulsione di anioni e di potassio dalle cellule di guardia ABA K + ABA K + PARETE CELLULARE K K K + + + A - H K + 2 O A - A - A - A - H K + 2 O H 2 O H 2 O A - H 2 O L ABA causa l apertura di canali ionici sul plasmalemma e sul tonoplasto, il rilascio di ioni fuori dalla cellula e la inattivazione della pompa protonica (in rosso). K + A - H H 2 O 2 O K + H K + 2 O K + K + A - A - Rima stomatica H 2 O K + A - H 2 O APERTO K + H 2 O APERTO Dopo il rilascio degli ioni dalla cellula indotto da ABA H 2 O L acqua segue il movimento degli ioni per osmosi H 2 O H 2 O La chiusura dello stoma indotta da ABA ABA ABA ABA K+ K + A - K + K + A - H K + A - H K + A - 2 O 2 O H K + A - K + A - 2 OH 2 O H 2 O La pompa protonica è riattivata generando H 2 O Lo ione potassio un gradiente di Hprotoni 2 O e iperpolarizzazione e gli anioni sono della membrana K + plasmatica. H 2 O K + riassorbiti. K + H + A - K + K + K + A - H + K + A - CHIUSO H 2 O CHIUSO H 2 O K Il volume delle H + + K + cellule di guardia si riduce e H la + rima stomatica A - si chiude.

Quando l ABA viene inattivato ABA ABA La pompa protonica è riattivata generando Lo ione potassio La un pompa gradiente protonica di protoni è riattivata e iperpolarizzazione generando Lo ione potassio e gli anioni sono un della gradiente membrana di protoni plasmatica. e iperpolarizzazione e gli anioni riassorbiti. sono della membrana plasmatica. riassorbiti. H + H + H + H + CHIUSO CHIUSO Il movimento dell acqua durante l apertura ABA H 2 O K H + + K + K H + + K + H + H + A - K + A - K K + + A - K + A - A - H + H + K + K H + + K + H H + 2 O L acqua segue gli ioni per osmosi. A - A - H 2 O La riapertura dello stoma Rima stomatica K + A - K K + K + + A - A - Il volume delle cellule di A - H 2 O guardia aumenta e lo stoma K + K + si apre. H 2 O H 2 O H A - K K + 2 O + A - K + A - A H - 2 O H K + 2 O APERTO H 2 O H 2 O H 2 O

Le cellule di guardia rispondono all ABA con l aumento del Ca 2+ nel citosol ABA [Ca 2+] cyt (nm) calcio No ABA control Apertura stomatica Aperto ------------------------------------------Chiuso Livelli di calcio citoplasmatico all interno delle cellule di guardia mediante immagini a fluorescenza (rosso = aumento della concentrazione di calcio).

ABA PARETE CELLULARE APERTO Come fa l ABA a stimolare l aumento nel [Ca 2+ ] cyt? Ca 2+ I livelli di calcio citosolico [Ca 2+ ] cyt dipendono dall entrata dello ione attraverso il plasmalemma e dal rilascio dello ione dal vacuolo. L ABA stimola l aumento dei livelli di calcio citoplasmatico attivando i canali del calcio sia sul plasmalemma che sul tonoplasto. APERTO L aumento della [Ca 2+ ] cyt aiuta a coordinare l azione di parecchi canali ionici Ca 2+ Il calcio attiva i canali ionici, forse attraverso specifiche protein chinasi dipendenti dal calcio (CDPKs = Calcium-Dependent Protein Kinases). K + A - Entrata K + Pompa protonica Uscita K +

Le CDPKs contribuiscono ai movimenti del calcio nelle cellule di guardia La chiusura stomatica indotta da ABA è bloccata nei mutanti cpk. Le correnti dei canali anionici sono ridotte nei mutanti cpk. L attività dei canali per gli anioni è ridotta nei mutanti cpk3-1 cpk6-1 rispetto al wild-type. CDPKs = Calcium-Dependent Protein Kinases

La depolarizzazione del plasmalemma e l aumento del ph causano il movimento in uscita dei K + ABA PARETE CELLULARE APERTO Il movimento degli anioni fuori dalla cellula causa la depolarizzazione del plasmalemma. L ABA causa inoltre l aumento di ph del citosol. La depolarizzazione del plasmalemma e l aumento di ph del citosol determinano l attivazione dei canali in uscita del potassio che sono sensibili a variazioni di voltaggio e di ph. K + A - K + K +

Anche ROS e ossido nitrico contribuiscono all aumento del [Ca 2+ ] cyt ABA NO PARETE CELLULARE H 2 O 2 Ca 2+ ABA APERTO

Riepilogo della chiusura stomatica ABA indotta H 2 O K + Cl - A - channel K + in channel L ABA scatena l aumento degli ioni Ca 2+ nel citosol, con conseguente attivazione dei canali degli anioni che consentono al Cl - di lasciare la cellula. L ABA attiva i canali in uscita del potassio (K + out) dalla cellula mentre inibisce i canali in entrata del potassio (K + in) nella cellula. Il risultato netto è un grande movimento di ioni fuori dalla cellula. Come gli ioni lasciano le cellule di guardia, l acqua fuoriesce per osmosi determinando la loro riduzione di volume e la chiusura della rima stomatica.

L ABA stimola il metabolismo dei lipidi di membrana In analogia con quanto accade nelle cellule animali l ABA stimolerebbe l attivazione delle proteine G attraverso i recettori GTG; queste attiverebbero fosfolipasi C di membrana producendo inositolo trifosfato e diacilglicerolo. Questi composti agirebbero come messaggeri secondari nel signaling di ABA. Studi in Arabidopsis con DNA antisenso per bloccare l espressione delle fosfolipasi C hanno dimostrato che l attività di questo enzima è essenziale per consentire la risposta di ABA. Abscissic acid www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

Sommario del controllo di ABA sul turgore delle cellule di guardia Il turgore delle cellule di guardia è regolato da una complessa rete di interazioni: messaggeri secondari, ph, potenziale di membrana, fosforilazione di proteine, attività di canali ionici ed altro!! ABA PARETE CELLULARE NO H 2 O 2 InsP3 DAG PP2C Ca 2+ CDPK SnRK2 K + K + A - K + K +

L ABA regola l espressione genica www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

A valle dei processi di trasduzione del segnale, l ABA regola l espressione genica L ABA regola l espressione di numerosi geni durante la maturazione e l acclimatazione delle piante allo stress (idrico, salino e da basse temperature). Circa il 10% del genoma di Arabidopsis è regolato da ABA e da vari stress e tale regolazione genica contribuisce ad un miglior adattamento delle piante all ambiente. Geni coinvolti nel signaling Geni specifici della maturazione del seme Geni indotti da disidratazione e stress Geni coinvolti nel metabolismo di ABA

I fattori di trascrizione sono i bersagli principali di CDPKs e SnRK2s PYR1 PP2C SnRK2 P SnRK2 ABA In alcuni processi è stato possibile dimostrare la stimolazione diretta della trascrizione da parte di ABA mediata da fattori di trascrizione. Sono state caratterizzate quattro classi principali di sequenze regolatrici collegate all induzione genica da parte di ABA e le proteine che si legano a tali sequenze: CDPK P TF 1. bzip (leucina zipper) 2. B3 3. MYB 4. famiglie MYB Risposte ad ABA

Molti TFs regolati da ABA sono regioni basiche del tipo leucina Zipper (bzip) La sequenza del DNA promotore a cui si legano i bzip è denominata ABRE (ABA-Responsive Element). Regione basica che si lega al DNA Leucina Zipper (Dimerizzazione) Una proteina bzip legante il DNA

I geni ortologhi Vp1 e ABI3 codificano specifici TFs Il mutante vp1 di mais è viviparo; i mutanti abi3, 4 e 5 di Arabidopsis sono insensibili all ABA. abi Questi fattori di trascrizione sono altamente espressi nei semi e si legano alla sequenza (CATGCA(TG)) che è largamente presente nei promotori dei geni espressi dai semi di mais e Arabidopsis. vp1 Vp1 = Viviparous1; ABI = ABA Insensitive

Modello di regolazione dell espressione genica da parte di ABA www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

Effetti dell ABA sulla fisiologia e sullo sviluppo www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.110.tt1210

L ABA controlla la maturazione dei semi, la dormienza e la disidratatazione La dormienza dei semi e la tolleranza alla disidratazione sono correlate con elevati livelli di sintesi e di accumulo di ABA. ABA maturazione GA germinazione La germinazione coinvolge invece il catabolismo di ABA e la sintesi di GA. seme Formazione dell embrione plantula Accumulo delle riserve Tolleranza alla disidratazione Mobilizzazione delle riserve Distensione cellulare Dal seme alla plantula

Variazione del contenuto di ABA e delle riserve durante l embriogenesi Giorni dopo la fioritura Stadi I, II, III Stadio IV Stadio V Embriogenesi Sviluppo del seme Dormienza Differenziazione dell asse embrionale e dei cotiledoni Accumulo di proteine di riserva Accumulo di lipidi _ Accumulo di ABA Duplicazione del DNA Diminuzione sintesi di RNA e proteine Divisione cellulare Distensione cellulare Disidratazione Giorni dopo la fioritura

La viviparità nelle piante è spesso dannosa, ma diviene necessaria in alcune situazioni La viviparità consiste nella germinazione dei semi sulla pianta. Tale comportamento può riscontrarsi in natura nei cereali in fase di pre-raccolta, in concomitanza con condizioni climatiche favorevoli soprattutto in termini di umidità. Un caso singolare è quello delle mangrovie in cui il seme germina sul frutto ancora attaccato alla pianta. Viviparità nella mangrovia con produzione di una plantula con radici e foglie preformate (propagulo) Viviparità in spighe di grano WT. La spiga B mostra uno stadio molto avanzato di viviparità indotto in laboratorio. Il fenomeno in campo è meno manifesto, come mostrato dalla spiga C (freccia). Le due spighe non vivipare in A sono mostrate come termine di paragone.

L ABA inibisce la viviparità e favorisce la tolleranza alla disidratazione Semi mutanti nella sintesi di ABA o nel signaling (ABA insensitive) dell ormone non sono tolleranti alla disidratazione e mostrano viviparità. Mutante vp1 di Zea mays Triplo mutante SnRK2 (snrk2.2, 2,3, 2.6) di Arabidopsis siliqua Vp1 = Viviparous1 (mutante insensibile all ABA)

L ABA controlla la chiusura degli stomi in risposta allo stress idrico Le cellule di guardia degli stomi rappresentano la via d ingresso della CO 2 e di uscita dell H 2 O. Le cellule di guardia rispondono all ABA secondo il meccanismo prima descritto. C CO 2

Lo stress idrico promuove la crescita della radice a spese della crescita del fusto Plantule di mais erano trapiantate su un mezzo (vermiculite) contenente diverse quantità di acqua in modo da simulare uno stress idrico. Si nota che aumentando lo stress idrico la radice si accresceva maggiormente mentre la crescita del fusto era completamente inibita. Aumentando lo stress idrico

L ABA promuove la crescita radicale e sopprime la ramificazione Lo stress idrico sopprime la crescita di radici laterali, mentre la crescita della radice primaria è mantenuta. Le radici laterali riprendono a crescere dopo innaffiatura.

L ABA è necessario per la crescita della radice primaria in condizioni di stress idrico In condizioni di stress idrico la crescita radicale del mutante di mais vp5 (deficiente in ABA) era fortemente compromessa. Ben innaffiate Sottoposte a stress idrico Fluridone (FLU), un inibitore della sintesi di ABA, interferisce con la crescita radicale in condizioni di stress idrico.

Alcune piante possono tollerare la disidratazione estrema Poche piante come le resurrection plants qui raffigurate possono vivere a seguito di perdite del 90% del loro contenuto idrico. Controllo ben innaffiato Innaffiata Craterostigma plantagineum Dicotiledone Sud Africa Gli studi sulla tolleranza alla disidratazione delle piante possono contribuire alle nostre conoscenze delle risposte cellulari alla disidratazione. Mancanza di acqua per 5 giorni Innaffiata Selaginella tamariscina Pteridofite Asia

L ABA induce l espressione di geni che proteggono le cellule dai danni da siccità Osmoprotettori (zuccheri, prolina, glicina, betaina) Funzioni di chaperone (HSPs, LEA s) Difesa da stress ossidativo perossidasi, superossido dismutasi Movimenti di acqua ed ioni (aquaporine, canali ionici)

L ABA promuove la senescenza fogliare in modo indipendente dall etilene Sebbene ABA sia stato isolato per la prima volta da foglie in abscissione e collegato con tale processo, fu dimostrato in seguito che è l etilene l ormone primariamente coinvolto nella senescenza. Tuttavia, pur non avendo un ruolo primario, l ABA appare coinvolto nella senescenza ad esempio inducendo la produzione di etilene. L ABA si accumula nelle gemme dormienti Nelle specie legnose le gemme rappresentano l organo svernante. Tali gemme non si accrescono durante l inverno manifestando così uno stato di dormienza. Si è ritenuto che tale dormienza sia imputabile all accumulo di ABA nelle gemme, ma non ci sono prove definitive che dimostrino tale ipotesi.