Dottorato in BIOLOGIA AMBIENTALE ED EVOLUZIONISTICA

Titolo della tesi: Percezione dei VOCs in Solanum lycopersicum: diversi approcci per lo studio di un problema complesso / VOCs perception in Solanum lycopersicum: multiple approaches to a complex problem

Nella presente tesi di dottorato sono illustrati il background, le metodologie e i risultati del progetto di ricerca, avente come obiettivo quello di approfondire le conoscenze sui meccanismi alla base della capacità delle piante di percepire i composti organici volatili (VOC). Inizialmente, è stato analizzato l’effetto dei VOC emessi da Solanum lycopersicum cv Red Setter in condizioni di stress idrico su piante conspecifiche, poi sottoposte anch’esse a stress idrico, come descritto nel Capitolo 1. Successivamente, sono stati adottati due diversi approcci di genetica inversa per indagare il coinvolgimento di due proteine, individuate tramite analisi bioinformatica, nella percezione dei VOC. Un primo esperimento simile al precedente ha riguardato piante selezionate tramite piattaforma TILLING, con una mutazione nella proteina Extra-large guanine nucleotide-binding 3 (XLG3) (Solyc08g005310.4.1), e ha permesso di rilevare nuove possibili implicazioni di questa importante proteina di segnale anche nei pathway mediati dai VOC. Un lungo lavoro è stato poi dedicato alla procedura di genome editing, applicando la metodologia CRISPR/Cas9 e la trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens EHA105 su piante di pomodoro appartenenti a due cultivar, S. lycopersicum cv Red Setter e S. lycopersicum cv Microtom. In questo caso l’obiettivo era di produrre piante con silenziamento della proteina RPP13-like (Solyc03g078300.1.1). L’esito positivo del genome editing ha permesso l’esecuzione di un terzo esperimento che ha coinvolto una linea defRPP13-like. In questo caso le piante sono state esposte ad un singolo VOC sintetico, il terpenoide β-ionone e successivamente sottoposta a stress biotico tramite inoculo con Botrytis cinerea. Ciò ha permesso di evidenziare il probabile coinvolgimento del terpenoide nella regolazione della proteina RPP13-like. In tutti gli esperimenti, sono stati raccolti e analizzati i dati sugli effetti dei VOC esogeni sul trascrittoma della pianta, tramite RNA-Seq, su parametri fisiologici quali gli scambi gassosi e l’efficienza fotosintetica, utilizzando GFS-3000 (Walz, Effeltrich, Germany), e sulle emissioni di VOC mediante PTR-Qi-TOF MS (Ionicon Analytik GmbH, Innsbruck, Austria). Per i primi due esperimenti, sono stati acquisiti anche dati derivanti dall’analisi di immagini (High Throughput Plant Phenomics Platform - HTP) tramite il sistema LemnaTec Scanalyzer 3D, mentre per l’esperimento con B. cinerea sono stati raccolti dati diretti relativi al danno.