IDENTIFICATION AND CHARACTERIZATION OF PROTEINS INVOLVED IN BIOTIC STRESS RESISTANCE OF CEREALS

La ruggine fogliare è una delle malattie più importanti della coltura dell'orzo (Hordeum vulgare) ed è causata dal patogeno fungino biotrofo Puccinia hordei. Il fungo penetra attraverso gli stomi delle foglie dell’orzo e colonizza le cellule del mesofillo, crescendo poi per via sistemica nei tessuti vascolari della foglia. Il gene Rph15 di orzo è di considerevole importanza per il miglioramento genetico della resistenza in quanto conferisce resistenza a più di 350 isolati di P. hordei provenienti da tutto il mondo (Weerasena et al. 2004). L’interazione pianta-patogeno attiva numerosi processi di signalling cellulare e, molto probabilmente, l’accumulo delle proteine e i cambiamenti nel pattern di fosforilazione delle proteine giocano un ruolo centrale nella risposta della pianta in seguito a stress biotico. In questo lavoro, un approccio di tipo proteomico è stato intrapreso per studiare i cambiamenti nei pattern proteici totali e delle proteine fosforilate in seguito a risposta alla ruggine fogliare in due linee quasi isogeniche di orzo, Bowman e la linea Rph15, che differiscono per l’ introgressione del gene Rph15. Due tempi di infezione, 24 ore e quattro giorni, sono stati presi in considerazione per le analisi. Nessuna differenza statisticamente significativa è stata individuate nel primo tempo di infezione precoce, a 24 ore dopo l’inoculo, sia per quanto riguarda le proteine totali che per le proteine fosforilate. A 4 giorni dall’infezione, l’ analisi delle proteine totali ha consentito di identificare ventuno spot proteici significativamente up o down regolati in risposta all’ infezione con un fold-change almeno di 2. La maggior parte delle proteine down-regolate sono state trovate nel campione infettato della linea isogenica contenente il gene di resistenza Rph15, mentre non è stata riscontrata alcuna differenza statisticamente significativa nel pattern proteico della linea isogenica suscettibile. Diciannove dei 21 spot proteici sono stati caratterizzati mediante analisi LC-MS/MS e identificati essere implicati in processi come fotosintesi, metabolismo degli zuccheri, bilancio energetico e risposte di difesa. L’analisi del fosfoproteoma è stata condotta a quattro giorni dopo l’inoculo. Una tecnica di arricchimento in fosfoproteine basata su MOAC (cromatografia di affinità mediante ossidi metallici) che è stata ottimizzata per la successiva analisi 2DE.