16) Lezione Citochinine

ABSCISSICO

Quindi anche nella delle si parte dall’ , e

BIOSINTESI CITOCHININE ISOPENTENIL DIFOSFATO

successivamente si ha la formazione del , e poi la formazione della

DIMETILALLIL DIFOSFATO

.

CITOCHININA

Nella delle abbiamo che, l’ si lega all’ AMP, in

BIOSINTESI CITOCHININE ISOPENTENIL PIROFOSFATO

quanto ha bisogno dell’adenina, ed

attraverso un composto

estremamente importante , si ha la

N-ADENOSIN MONOFOSFATO

formazione della .

ZEATINA

La biosintesi delle citochinine non si

conosce benissimo, in quanto ci sono

alcuni enzimi che sono quasi estranei,

e le citochinine sono ormoni che non

interessano così tanto, se non per la

pianta transgenica in Agrobacterium

tumefaciens, dove si conosce

abbastanza bene la via di biosintesi e

segnalazione del batterio.

Sulle piante è un ormone importante

per la divisione cellulare, maturazione

del cloroplasto, e tutto il resto, è poco interessante anche dal punto di vista commerciale, e quindi

si conosce pochissimo la via di biosintesi delle citochinine.

Ci sono alcuni enzimi che non sono abbastanza noti, ma molto probabilmente entrano nella

biosintesi delle citochinine, e sono il CITOCROMO

, che sembra avere un ruolo

P450 MONOSSIGENASI

nella biosintesi delle citochinine.

Ma questo non è sicuro.

Una cosa è certa, che l’ chiave nella prima tappa della biosintesi delle citochinine, è la

ENZIMA , che è l’isopentenil

CITOCHININA SINTASI

transferasi (Ipt).

Il gene dell’Ipt lo troveremo ovunque,

perchè questo gene è presente anche a

livello batterico, e lo troveremo in

Agrobacterium tumefaciens, in quanto la

citochinina sintasi catalizza la tappa

limitante della biosintesi delle citochinine.

.

DEGRADAZIONE DELLE CITOCHININE La delle

DEGRADAZIONE CITOCHININE

può avvenire attraverso il gene della

, quindi

CITOCHININA OSSIDASI

attraverso l’ossidazione, che inattiva

l’ormone, ed inoltre è importante per

regolare e limitare gli effetti delle

citochinine.

La cosa importante, così come anche

per le gibberelline che hanno un

feedback negativo, in quanto attivano

il repressore, la citochinina ossidasi è indotta da alte concentrazioni di .

CITOCHININE

Alte concentrazioni di citochinine attivano la via di degradazione, e quindi il blocco della biosintesi

delle citochinine.

Quindi abbiamo capito che le citochinine sono delle sostanze prodotte a livello radicale, ed

abbiamo detto che i fusti non radicano se non ci sono le radici, e questo fa capire che se c’è la

presenza delle radici, è nelle radici che c’è la sostanza.

Quindi si è capito che le citochinine vengono prodotte a livello radicale, soprattutto a livello del

meristema apicale, perchè i meristemi sono in attiva divisione cellulare.

Le citochinine sono trasportate (coniugate) attraverso lo (da sotto a sopra), dal

XILEMA MERISTEMA

della radice, sottoforma di , fino

APICALE ZEATINA RIBOSIDE

alle , ma può essere trasportata anche ai dei

FOGLIE SEMI

frutti, dove viene convertita in .

ZEATINA

A questo punto può essere , oppure

GLUCOSIDATA OSSIDATA

se ci sono alte concentrazioni di citochinine.

Questo che vediamo è il tumore del colletto, la galla del colletto, che è causato da infezioni di

Agrobacterium tumefaciens, ed il

tessuto infettato profilera e

produce il .

CALLO

La galla del colletto presentano

all’interno cellule che si

riproducono all’infinito, non

smettono mai di riprodursi, e

sono cellule che attivano la

biosintesi di citochinine, insieme

a quella delle auxine.

In quest’immagine si vede l’inizio della , e quindi il tumore che ha attivato la proliferazione.

GALLA

.

AGROBACTERIUM TUMEFACIENS L’ contiene il

AGROBACTERIUM TUMEFACIENS

TI, che induce la formazione di tumori, se

PLASMIDE

una porzione del TDNA di agrobactetium è trasferito

alla pianta.

Il TDNA contiene: Ipt batterica, per la sintesi delle

citochinine; due geni per la sintesi dell’ IAA (acido 3-

indolacetico); e geni per la sintesi delle opine.

L’ è un batterio che vive nel terreno, ed entra nella pianta solo se

AGROBACTERIUM TUMEFACIENS

c’è una ferita, altrimenti se non c’è la ferita non entra nelle cellule vegetali.

Quando c’è una ferita, le piante producono un segnale, che è l’ .

ACETOSIRINGONE

Se questo segnale è percepito da Agrobacterium, questo entra a contatto con la cellula vegetale.

Affinchè Agrobacterium sia ospite della pianta, questa deve produrre un segnale che viene

riconosciuto dal batterio, e questo segnale è l’ acetosiringone.

Una volta che Agrobacterium entra nella cellula, si ha che il TDNA del batterio viene trasferito nel

DNA della pianta, in maniera stabile, e TDNA presenta alcuni geni che vengono attivati e codificati.

Tra i geni abbiamo le auxine e le citochinine, che attivano la proliferazione delle cellule, e quindi la

formazione del tumore, della galla del colletto.

Agrobacterium tumefaciens è comunemente utilizzato per la manipolazione genetica delle piante.

Soprattutto ci sono libri che portano protocolli

per come bisogna manipolare agrobacterium,

e viene usato per avere piante transgeniche.

Inseriamo nel TDNA il gene di interesse che

vogliamo che una pianta esprima, e da quel

momento la pianta inizierà ad esprimere il

gene, contro la difesa di un insetto.

Un esempio è il Bacillus Thuringiensis, il mais

PT.

Le piante che esprimono Ipt hanno: che generano più foglie, quindi più

1. APICI

clorofilla. dai piccioli.

2. APICI AVVENTIZI

3. RITARDATA SENESCENZA

4. RIDOTTA DOMINANZA APICALE

capacità di produrre radici

5. RIDOTTA

avventizie, da fusti recisi.

Questo è un mutante amp1, di Arabidopsis, che ha una morfologia alterata.

Amp1 codifica per una proteina che

prende parte alla regolazione della

biosintesi delle citochinine, e del

loro metabolismo.

Il mutante amp1 di Arabidopsis ha:

Un maggior numero di cotiledoni.

1. Meristema apicale più largo,

2.

perchè ha più foglie.

Ridotta dominanza apicale, in

3.

quanto le citochinine riducono la

dominanza apicale, a differenza

delle auxine e delle gibberelline,

quindi più crescita delle piante che

si espongono verso l’alto e meno quelle inferiori.

L’applicazione delle citochinine fa in modo che ci sia una meno ridotta dominanza apicale, e più

infiorescenze. .

EFFETTI FISIOLOGICI DELLE CITOCHININE

Le citochinine la (invecchiamento).

RITARDANO SENESCENZA FOGLIARE Nell’immagine abbiamo Ipt e Controllo, e si

vede una differenza notevole tra le due

piante di tabacco.

Si è visto che l’applicazione di citochinine

ritardano la senescenza fogliare, e questo si

vede perchè Ipt più il promotore della

cisteina proteasi, che è senescenza specifica,

ritardano la senescenza fogliare, e si vede

rispetto ad una pianta che è controllo, sia a

parità di crescita, che di tempo di crescita.

Queste sono due piante di tabacco che sono

state seminate nello stesso giorno, stessa

ora, dove ad una è stato attivato il gene Ipt, ed all’altra no, la quale infatti presenta le foglie

invecchiate.

Le citochinine la .

PROMUOVO MOBILIZZAZIONE DEI NUTRIENTI Se su delle foglie mettiamo dei

nutrienti, e questo è importante

per il floema, che porta il

materiale nutritivo dall’alto verso

il basso, e lo può portare anche

nelle foglie normali, perchè ci

sono le giovani foglie che non

sono pozzi, in quanto porta dalle

sorgenti ai pozzi.

Se dò ad un particolare

metabolita, citochinina, succede

che la mobilizzazione dei

nutrienti, in presenza di

citochinine, è molto più veloce in

quanto promuovono la loro mobilizzazione.

Quindi le insieme al , hanno un ruolo estremamente importante, per spostare

CITOCHININE FLOEMA

il materiale nutritivo dalle zone che vengono prodotte verso le zone periferiche.

Quindi aiuta tantissimo il floema nel trasporto di materiale nutritivo.

Le citochinine, inoltre, la .

PROMUOVONO MATURAZIONE DEI CLOROPLASTI

Sappiamo che i cloroplasti per attivare la

maturazione, hanno bisogno della luce.

Quando abbiamo parlato di fitocromo,

abbiamo parlato di piante eziolate, che

avevano la presenza di , e non

EZIOPLASTI

si cloroplasti, in quanto al buio non c’è la

luce, e quindi non c’è la maturazione dei

cloroplasti.

Grazie alle , in assenza di

CITOCHININE

luce, si può attivare la maturazione dei

cloroplasti, solo con la presenza di

citochinine.

Stesso discorso per le gibberelline, metto le gibberelline e queste fanno in modo che non ci sia più

trattamento con il freddo e con la temperatura, e quindi possono sbloccare la dormienza del

seme, senza che ci sia un cambio da un punto di vista ambientale.

La in alcune briofite, che sono piante inferiori alle gimnosperme.

FORMAZIONE DELLE GEMME Le possono

CITOCHININE

sostituire la luce, per la

formazione delle gemme in

queste piante.

La formazione delle gemme

nelle briofite, come tutte le

piante è sotto azione della

.

LUCE

Se applichiamo citochinine, al

buio, si attiva la formazione di

gemme nelle briofite, e non c’è

bisogno della luce.

(impara germinazione →

gametofito).

Le citochinine la .

PROMUOVONO CRESCITA DELLE GEMME LATERALI Le piante amp1 hanno una

ridotta dominanza apicale, in

quanto le citochinine

promuovono la crescita delle

gemme laterali, cosa che è

inibita dalle auxine e dalle

gibberelline.

Il rapporto : regola la morfogenesi dei tessuti in coltura.

AUXINA CITOCHININA Quindi a seconda del rapporto tra le

auxine e le citochinine, che possiamo

avere in laboratorio, abbiamo una:

, quindi un

1. NON DIVISIONE CELLULARE

non differenziamento, se questo

rapporto è spostato verso le auxine.

, che si hanno

2. FORMAZIONE RADICI

man mano che aggiungiamo citochinine.

3. SVILUPPO DEL CALLO INDIFFERENZIATO

.

4. FORMAZIONE DI GERMOGLI

L’ si può vedere anche da quest’immagine.

ESPANSIONE CELLULARE Le , sotto azione della luce, attivano l’

COTILEDONI

espansione cellulare, e quindi la crescita della

nuova pianta.

Le citochinine possono promuovere l’espansione

dei cotiledoni anche al buio.

Di solito le cotiledoni devono essere attivati dalla

lu