L'architettura dell'infiorescenza delle piante coltivate come l'orzo è prevalentemente regolata dall'attività e dal destino dei meristemi, che svolgono un ruolo fondamentale nel determinare il numero di strutture floreali per la produzione di grano.
Le spighette sono l'unità riproduttiva di base delle infiorescenze erbacee. L'identità e la determinazione di molti meristemi d'erba sono parzialmente determinate da un gruppo di geni espressi specificamente ai confini degli organi, che possono formare centri di segnalazione locali che regolano il destino e l'attività dei meristemi adiacenti.
Questi geni sono fondamentali per la creazione e il mantenimento degli organi. Le proteine regolano le diverse identità cellulari, l'inizio del meristema ascellare e il corretto sviluppo degli organi e dei tessuti vicini.
In questo studio, il gruppo di ricerca ha caratterizzato un mutante dello sviluppo della spighetta d'orzo, extra floret-a (flo.a). flo.a ha prodotto spighette extra e glume fuse a causa della difettosa creazione dei confini degli organi, che separano i meristemi dagli organi in via di sviluppo, come il meristema dell'infiorescenza e i primordi delle spighette in via di sviluppo.
La ricerca è pubblicata sulla rivista Current Biology .
Il gene HvALOG1 svolge un ruolo cruciale nel mantenimento dell'architettura dell'infiorescenza dell'orzo. Da un lato, la proteina localizzata al confine è associata a segnali che conferiscono il corretto sviluppo del meristema della spighetta (cioè non cellulare in modo autonomo); d'altro canto controlla la formazione dei confini tra gli organi fiorali (in modo autonomo).
"Abbiamo dimostrato che le mutazioni in HvALOG1 portano alla produzione di spighette extra e sono collegate alla fusione di organi floreali derivati da una formazione impropria dei confini", afferma Guojing Jiang, primo autore dello studio.
"Il nostro studio offre nuove informazioni sulla funzione dei membri della famiglia ALOG nella regolazione dell'attività dei meristemi e dello sviluppo delle infiorescenze nell'orzo", afferma il Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch. "Questi risultati potrebbero contribuire alla nostra comprensione dei meccanismi molecolari alla base dello sviluppo delle infiorescenze e potrebbero avere implicazioni per il miglioramento delle colture."
L'identificazione del gene del grano ALOG-1 e la sua funzione durante lo sviluppo della spighetta è stata descritta nell'articolo co-pubblicato da Gauley, che mostra che il grano ALOG-1 non è espresso nel meristema della spighetta ma produce spighette extra nel mutante, che è coerente con l'effetto riscontrato nell'orzo.
"I nostri risultati congiunti rivelano un meccanismo importante e conservato di ALOG1 nello specificare la determinazione del meristema delle spighette e nel mantenere la caratteristica infiorescenza a spiga dei cereali nelle erbe Triticeae", afferma Schnurbusch.
Ulteriori informazioni: Guojing Jiang et al, La segnalazione non autonoma delle cellule associata all'orzo ALOG1 specifica la determinazione del meristema della spighetta, Biologia attuale (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.083
Informazioni sul giornale: Biologia attuale
Fornito dall'Istituto Leibniz di genetica vegetale e ricerca sulle piante coltivate
