Luce e orologio circadiano si alleano per controllare lo sviluppo delle piante
La luce e l’orologio circadiano controllano la distribuzione nel tempo di crescita e rilevamento dei paraggi, e sono fondamentali per la corretta regolazione di salute e biomassa. A collegare queste due vie sono i fattori di trascrizione PIF (fattori di interazione con il fitocromo). Nonostante un’accurata conoscenza di entrambe le vie, i dettagli degli effettori a valle sono scarsamente compresi. Con un finanziamento dell’UE, il progetto S6KDIURNALGROWTHARAB ha ottenuto delle nuove intuizioni su come la chinasi S6 ribosomiale di proteina 40S (S6K) di Arabidopsis, viene regolata dall’orologio circadiano. S6K è un bersaglio della rapamicina TOR (Target of Rapamycin) e un regolatore della sintesi delle proteine. Inoltre, la Arabidopsis thaliana S6K è regolata da disponibilità di nutrienti, stress osmotico, segnalazione dei fitormoni (ad es. auxina) e anche dagli zuccheri. Una precedente ricerca condotta da membri del progetto indica che la S6K è un buon candidato per un interruttore molecolare tra crescita della cellula e proliferazione. La S6K blocca la proliferazione cellulare mediante associazione con la via di segnalazione RBR-E2F a parte uno dei suoi geni, la S6K1 è coespressa con un componente cruciale dell’oscillatore di base dell’orologio circadiano. Dato che la S6K è codificata da due geni, S6K1 e S6K2, i ricercatori hanno studiato la regolazione circadiana di Arabidopsis S6K1 e S6K2 a livello di trascrizione, traduzione e post-traduzione. I risultati del progetto di ricerca hanno indicato che l’orologio circadiano fornisce una ulteriore regolazione della trascrizione e della post-traduzione delle S6K. I ricercatori hanno seguito gli schemi di espressione di S6K1 e S6K2 in differenti organi della pianta con specifici programmi di sviluppo. Nello specifico, essi hanno analizzato ipocotili, cotiledoni e radici. Essi hanno inoltre valutato in che modo luce, fenotipi circadiani e relativi alla crescita si associavano con la modulazione della trascrizione di S6K e dei livelli di proteine. Il livello aggiuntivo di controllo trascrizionale è specifico dell’organo, a suggerire che la funzione della proteina S6K potrebbe essere adattata a specifici programmi di sviluppo della pianta. I fattori appena identificati che influiscono sulla regolazione circadiana della crescita e dello sviluppo della pianta hanno il potenziale di trasformare i programmi di selettocoltura delle piante. Queste scoperte forniscono un nuovo quadro per comprendere come le risposte della crescita delle piante possono essere adattate a differenti condizioni ambientali. Questo è particolarmente rilevante in considerazione delle dure prove che il cambiamento climatico imporrà alle colture in tutto il mondo.
Parole chiave
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