A genomic approach for studying the biological activity of humic substances

Le Sostanze Umiche (SU) costituiscono la parte di materia organica maggiormente diffusa in natura. E’ stato ampiamente dimostrato come le sostanze umiche, agendo sulla struttura e fertilità del suolo, sono in grado di manifestare numerosi effeti postitivi sulla fisiologia della pianta, modificandone l'architettura dell'apparato radicale e conseguentemente influenzando l'assorbimento dei nutrienti. Nonostante numerosi studi ne abbiano evidenziato una forte attività biologica, i meccanismi biochimici e molecolari che regolano la risposta della pianta alle SU sono solo parzialmente conosciuti. La presenza di auxina, accertata in frazioni umiche diverse, supporta l’ipotesi avanzata da diversi autori che le SU possano agire sulla pianta attraverso una via auxino-simile. Tuttavia questo non basta a chiarire il complesso meccanismo dell’interazione SU-pianta. La prima parte di questa tesi ha avuto come obiettivo quello di verificare l’attività auxinica esercitata dalle SU nella pianta modello Arabidopsis thaliana attraverso l’osservazione dello sviluppo delle radici laterali. I risultati ottenuti grazie anche all’utilizzo di specifici inibitori del trasporto o dell’azione auxinica hanno dimostrato come le SU inducano la formazione di primordi radicali principalmente attraverso una attività auxinica. Inoltre le SU usate in questo studio hanno sia attivato l’espressione del costrutto DR5::GUS che stimolato la trascrizione di un early auxin responsive gene, IAA19, con una time-course non diversa rispetto a quella osservata in risposta all’auxina. I risultati ottenuti, comunque, non escludono la presenza di fattori addizionali diversi dall’auxina, i quali potrebbero contribuire all’attività biologica riscontrata in presenza di SU. Nella seconda parte di questa tesi lo studio si è concentrato sui meccanismi molecolari che regolano la risposta della pianta alle SU. Per capire quali geni siano coinvolti in questo processo è stato scelto un approccio trascrittomico ad ampio spettro, in grado di individuare una vasta gamma di trascritti differenzialmente espressi in Arabidopsis thaliana in seguito a trattamenti con SU. La tecnica del cDNA-AFLP (cDNA-amplification fragment length polymorphism) ha permesso di individuare più di 100 geni, i quali sono stati in seguito suddivisi in categorie funzionali secondo la loro annotazione di gene ontology. Questo studio ha permesso di ottenere il primo ampio profilo trascrizionale in risposta alle sostanze umiche, iniziando a chiarire alcuni degli eventi chiave nell’interazione SU-pianta e evidenziando il ruolo regolativo dell’auxina sin dalle prime fasi di questo processo.