Attivazione delle risposte di difesa in piante di pomodoro infettate con differenti ceppi di “Cucumber Mosaic Virus”

I meccanismi coinvolti nell’interazione pianta-agente fitopatogeno, e in particolare le risposte di difesa dell’ospite e i processi coinvolti nella patogenesi e nella induzione/manifestazione dei sintomi costituiscono una delle aree di ricerca più interessanti della fitovirologia moderna. L’interazione di una pianta ospite con un patogeno, quale può essere un virus, può innescare due possibili tipologie di risposta: resistenza della pianta alla malattia, nel caso di un’interazione geneticamente incompatibile; suscettibilità e quindi insorgenza della malattia, nel caso di un’interazione geneticamente compatibile (gReenbeRg, yao, 2004). i percorsi che si sviluppano nei due tipi di interazione, incompatibile e non, si sovrappongono e seguono alcune tappe fondamentali, come la produzione di specie reattive dell’ossigeno (RoS) e l’attivazione di sistemi di detossificazione intenti a regolare i livelli di tali molecole all’interno della cellula vegetale, l’induzione di cascate di trasmissione del segnale mediate da specifiche chinasi e ormoni vegetali, l’induzione di geni coinvolti nella risposta di difesa, l’innesco di fenomeni di morte cellulare programmata e/o risposta ipersensibile. e’ ampiamente riconosciuto che le RoS siano cruciali sia per lo sviluppo della pianta che per la sua difesa da aggressioni di varia natura (boLweLL, 1999; foyeR, noctoR, 2005): se da un lato le piante utilizzano le RoS come messaggeri in cascate di trasduzione del segnale, che regolano diversi processi come mitosi e tropismi, dall’altro la loro natura chimica le rende potenzialmente pericolose per le cellule vegetali. infatti l’incremento di perossido di idrogeno (H2o2) e anione superossido che si osserva nelle cellule a seguito dell’interazione con un patogeno, oltre una certa soglia di concentrazione, risulta tossico. Le cellule, tuttavia, possiedono sistemi di detossificazione di natura enzimatica e non enzimatica. nel presente lavoro sono stati studiati alcuni enzimi quali ascorbato perossidasi (aPx), catalasi (cat), perossidasi generiche (Pod) e superossido dismutasi (Sod), e metaboliti quali acido ascorbico, aventi un ruolo chiave nei processi di detossificazione da H2o2 e anione superossido (tommaSi et al., 1998; conkLin, baRtH, 2004), utilizzando come modello sperimentale il pomodoro (Solanum lycopersicum cv uc82) e Cucumber mosaic virus (cmV, virus del mosaico del cetriolo). in particolare, in piante di pomodoro inoculate con il ceppo cmV-fny (f), che mostrano sintomi di riduzione di crescita e malformazioni fogliari ma non di morte cellulare, e in piante inoculate con lo stesso ceppo in combinazione con la sua variante di Rna satellite necrogenica (fn), che incorrono in una necrosi letale, sono stati confrontati i valori relativi ad attività enzimatica e livelli di espressione di geni coinvolti nella detossificazione delle RoS, nonché di altri geni coinvolti nelle risposte di difesa ai patogeni. i risultati ottenuti su campioni di Rna ed estratti proteici a 9 giorni dopo l’inoculazione mostrano un aumento dell’espressione genica per aPx, in entrambi i campioni f ed fn, e per cat , solo nei campioni f, rispetto al controllo (piante di pomodoro sane). Si osserva, poi, un incremento dell’attività enzimatica dei loro prodotti in entrambi i campioni rispetto al controllo. inoltre, sia il livello di espressione dei trascritti che l’attività enzimatica risulta minore nei campioni fn rispetto ai campioni f. La misura del contenuto di acido ascorbico mostra un incremento nei campioni f ed fn, (maggiore in f) rispetto al controllo. L’incremento osservato riflette il suo ruolo di molecola antiossidante. il dato ottenuto, oltre a indicare il coinvolgimento dell’acido ascorbico nelle risposte antiossidanti di difesa, conferma l’esistenza di una relazione di proporzionalità diretta tra la sua concentrazione e quella dell’enzima aPx. i nostri dati mostrano un aumento dell’attività enzimatica delle Pod, in entrambi i campioni f ed fn, interpretabile come una maggiore capacità da parte della pianta di biosintesi di lignina, una nota risposta generica di difesa delle piante all’attacco dei patogeni. anche le Sod controllano il livello di H2o2 intracellulare, poiché catalizzano la conversione di anione superossido in H2o2. Si osserva una sovraespressione di Sod unicamente nei campioni fn, dove l’interazione compatibile tra virus e pianta genera necrosi, fenomeno che come già visto richiede alti livelli di H2o2. tuttavia, l’andamento osservato con l’analisi dell’espressione del trascritto non è rispecchiato da un aumento dell’attività dell’enzima, lasciando ipotizzare la presenza di modifiche posttrascrizionali e/o post-traduzionali. Questa interazione compatibile virus-pianta da noi studiata, induce nell’ospite una sovraespressione di geni legati alla resistenza, alla risposta a stress diversi e alla regolazione della trascrizione; questo trend sottolinea la presenza di una risposta attiva della pianta, con un precoce innesco di meccanismi di difesa, già nelle prime fasi iniziali dell’infezione virale