Piano Annuale delle ricerche


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Studio dei meccanismi molecolari di difesa delle piante..........

FISIOLOGIA VEGETALE, PATOLOGIA, BIOCHIMICA VEGETALE

Area di Ricerca: Fisiologia Vegetale

Laboratorio e Responsabile Scientifico: De Lorenzo Giulia: Biologia Molecolare e Biotecnologie vegetali

Titolo della Linea di Ricerca: Studio dei meccanismi molecolari di difesa delle piante contro i patogeni

Partecipanti: Bellincampi Daniela, Cervone Felice, Ferrari Simone, Mattei Benedetta, Casasoli Manuela, Galletti Roberta, Pontiggia Daniela, Sicilia Francesca, Francocci Fedra, Mariotti Lorenzo, Brutus Alexander, Salvi Gianni, Savatin Daniel, Lucia Tufano, Nicoletta Vella

Ricerca nuova: Proseguimento di ricerca:
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Responsabile scientifico della Linea di Ricerca: Giulia De Lorenzo, Professore ordinario, 22454,22446, giulia.delorenzo@uniroma1.it

Settori Scientifico-Disciplinari interessati dal programma di ricerca: BIO/04

Parole chiave: Pectine, inibitori di enzimi pectici, oligogalatturonidi, immunità innata

Breve descrizione della Linea di Ricerca:

Lo scopo di questa ricerca è quello di comprendere i meccanismi molecolari alla base della percezione dei segnali che si originano durante l’infezione delle piante da parte di microrganismi patogeni con conseguente attivazione delle difese. La parete cellulare è una delle prime linee di difesa contro i microrganismi e la pectina è la prima componente che viene degradata per azione degli enzimi microbici. Tra questi enzimi le poligalatturonasi (PG) e le pectine metilesterasi (PME) sono importanti fattori di patogenicità. Inibitori proteici delle poligalatturonasi (PGIP) e delle pectine metilesterasi (PMEI) sono presenti nella parete cellulare, interagiscono con i loro specifici enzimi e inibiscono la loro attività enzimatica. Molte delle conoscenze sulla PGIP e sulla PMEI sono state acquisite grazie alle ricerche condotte in questo gruppo di ricerca. L’interazione fra PG e PGIP favorisce la formazione di oligogalatturonidi (OG), che inducono nelle piante risposte di difesa simili a quelle indotte dai PAMP attraverso una via di trasduzione del segnale diversa e indipendente dalle note vie di trasduzione mediate dall’acido salicilico, dall’acido giasmonico e dall’etilene. Non è noto come la presenza di OG nell’apoplasto venga percepita dalla cellula vegetale. L’identificazione e la caratterizzazione strutturale dei recettori degli OG, l’identificazione degli elementi di trasduzione che partecipano alla segnalazione mediata dagli OG e, infine, il chiarimento del ruolo degli OG nell’immunità delle piante sono gli obiettivi di questa ricerca.
Le conoscenze ottenute possono essere applicate alla generazione di nuove specifiche interazioni molecolari volte al miglioramento della resistenza delle piante ai patogeni.

Tipologia di Finanziamento della Linea di Ricerca:

-Finanziamento per l’Agricoltura della Fondazione Armenise-Harvard.
-FIRB ERA-PG 2006 RBER063SN4. “Identificazione dei recettori attivati dagli oligogalatturonidi” Responsabile: Giulia De Lorenzo nell’ambito del progetto Europeo “Immunità innata in Arabidopsis e pomodoro: risposte di difesa attivate da PAMP ("pathogen-associated molecular patterns") e fattori di avirulenza (Avr) mediante recettori RLP e RLK” (Coordinatore: Pierre de Wit, Wageningen University)
-Ricerca di Ateneo anno 2006 - C26A06BWRT. "Segnalazione molecolare nel milieu apoplastico vegetale: ruolo delle pectine e degli oligogalatturonidi nello sviluppo e nella difesa contro i patogeni".

Pubblicazioni inerenti la Linea di Ricerca:
Articoli su riviste

D'Ovidio R, Raiola A, Capodicasa C, Devoto A, Pontiggia D, Roberti S, Galletti R, Conti E, O'Sullivan D, De Lorenzo G. (2004) Characterization of the complex locus of bean encoding polygalacturonase-inhibiting proteins reveals subfunctionalization for defense against fungi and insects. Plant Physiology 135: 2424-35

Guyon V, Tang WH, Monti MM, Raiola A, De Lorenzo GD, McCormick S, Taylor LP (2004). Antisense phenotypes reveal a role for SHY, a pollen-specific leucine-rich repeat protein, in pollen tube growth. Plant Journal 39: 643-54.
Manfredini C, Sicilia F, Ferrari S, Pontiggia D, Salvi G, Caprari C, Lorito M, De Lorenzo G. (2005). Polygalacturonase-inhibiting protein 2 of Phaseolus vulgaris inhibits BcPG1, a polygalacturonase of Botrytis cinerea important for pathogenicity, and protects transgenic plants from infection. Physiological and Molecular Plant Pathology 67:108-115.
Sicilia F., Mattei B., Cervone F., Bellincampi D., De Lorenzo G. (2005) Characterization of a membrane associated apoplastic lipoxygenase in
Phaseolus vulgaris L. Biochimica et Biophysica Acta 1748: 9-19.
Frati F, Galletti R, De Lorenzo G., Salerno G, Conti E (2006). Activity of endo-polygalacturonases in mirid bugs (Heteroptera: Miridae) and their inhibition by plant cell wall proteins (PGIPs). European Journal of Entomology. vol. 103, pp. 515-522.
Richter A, Jacobsen HJ, De Kathen A, De Lorenzo G., Briviba K, Hain R, Ramsay G, Kiesecker H. (2006). Transgenic peas (Pisum sativum) expressing polygalacturonase inhibiting protein from raspberry (Rubus idaeus) and stilbene synthase from grape (Vitis vinifera). Plant Cell Reports 25: 1166-1173.
Ferrari S., Galletti R., Vairo D., Cervone F., De Lorenzo G. (2006) Antisense expression of the
Arabidopsis thaliana AtPGIP1 gene reduces Polygalacturonase-Inhibiting Protein accumulation and enhances susceptibility to Botrytis cinerea. Molecular Plant Microbe Interactions.19, 931-936.


Ferrari S, Galletti R, Denoux C, De Lorenzo G., Ausubel FM, Dewdney J. (2007). Resistance to Botrytis cinerea induced in Arabidopsis by elicitors is indipendent of salicylic acid, ethylene or jasmonate signaling but requires PAD3. Plant Physiology 144, 367-379
Ferrari S., Galletti R., Pontiggia D., Manfredini C., Liovetti V., Bellincampi D., Cervone F. e De Lorenzo G. (2008). Transgenic expression of a fungal polygalattorunase increases plant resistance to pathogens and reduces auxin sensitivity. Plant Physiology, in press

Articoli su libri
De Lorenzo G., D’Ovidio R., Ferrari S., Raiola A., Di Matteo A., Mattei B. (2004) Insight into plant defense strategies by studying PGIPs, polygalacturonases and oligogalacturonides. In “Biology of Molecular Plant-Microbe Interactions, Volume 4 (2003 IS-MPMI Symposium Proceedings). Eds. Ben Lugtenberg, Igor Tikhonovich, and Nikolai Provorov, pp. 233-236.

De Lorenzo G., Cervone F, Ausubel F, Caprari C, Dewdney J, Di Matteo A, Ferrari S, Galletti R, Mattei B, Pontiggia D, Sicilia F. (2006). Exploring the pectin network to identify determinants of plant resistance to pathogens. In Ed. Sanchez F., Geiger O. Biology of Plant-Microbe Interactions, Vol. 5. pp. 6-11.

Una tipica risposta di difesa: Deposizione di callosio in tessuti di Arabidopsis trattati con oligogalatturonidi

Rappresentazione schematica di alcuni prodotti proteici di geni di resistenza

Piante di Arabidopsis (a destra) con fenotipo nano dovuto all'espressione transgenica di una poligalatturonasi fungina


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