Analysis of the genes involved in floral symmetry of the orchid Orchis italica

Orchis italica è un’orchidea selvatica mediterranea appartenente alla sottofamiglia Orchidoideae delle Orchidaceae, una delle più vaste famiglie di piante a fiore. Lo scopo di questo lavoro è lo studio dei geni coinvolti nella determinazione della simmetria bilaterale del fiore di O. italica. Studi sulla determinazione della simmetria fiorale effettuati sulla specie modello Antirrhinum majus hanno evidenziato che cinque geni, due appartenenti alla famiglia TCP (CYC e DICH) e tre appartenenti alla famiglia MYB di fattori di trascrizione (DIV, RAD e DRIF), svolgono un ruolo cruciale nella formazione del fiore zigomorfo. In A. majus queste proteine interagiscono tra di loro attraverso un meccanismo antagonistico che permette la formazione nel fiore di una regione dorsale e una ventrale. In O. italica, l’analisi del trascrittoma dell’infiorescenza matura ha evidenziato la presenza di 8 trascritti DIV-like, 4 trascritti RAD-like e due trascritti DRIF1/2. L’organizzazione genomica dei geni DIV-like e RAD-like presenta un singolo introne, fatta eccezione per un unico gene RAD-like che risulta essere privo di introni. L’analisi evolutiva ha evidenziato che sulle regioni codificanti dei geni DIV-like e RAD-like agisce selezione purificante. I geni DIV, RAD e DRIF di O. italica hanno un’espressione conservata rispetto ad A. majus. L’analisi delle interazioni proteiche tra i fattori di trascrizione MYB di O. italica ha dimostrato che il modello alla base della determinazione della simmetria bilaterale sembra essere conservato anche in orchidea. I geni MADS-box di tipo II MIKCC, classificati in cinque classi funzionali ABCDE, hanno un ruolo cruciale della determinazione della struttura e dell’organizzazione fiorale. In particolare, in orchidea, secondo il modello “orchid code”, i geni MADS-box appartenenti alla classe B hanno un ruolo fondamentale nella formazione della struttura zigomorfa del fiore di orchidea. Nell’infiorescenza matura di O. italica sono espressi 29 trascritti MADS-box appartenenti al tipo I e al tipo II. I geni MADS-box di O. italica hanno un profilo di espressione in linea con il modello di sviluppo fiorale “fading borders”. Poiché entrambe le famiglie geniche, MADS-box e MYB, sono alla base della determinazione fiorale è stato effettuato uno studio sull’interazione proteica tra i fattori di trascrizione MYB (DIV, RAD e DRIF) e le proteine MADS-box di classe B di O. italica. L’analisi condotta ha evidenziato che le singole proteine MADS-box appartenenti alla classe B non sono in grado di interagire con i fattori di trascrizione MYB.