Heatstop è un progetto di ricerca della durata di due anni, coordinato dal Prof. Stefano Del Duca dell’Università di Bologna e dal Prof. Angelo Gismondi dell’Università di Roma Tor Vergata, che indaga le interazioni polline-pistillo in colture di interesse agrario come la colza.
Più in dettaglio, questa ricerca intende principalmente studiare le molecole segnale coinvolte nella interazione polline-pistillo, in condizioni standard e di alta temperatura, con particolare attenzione al contenuto di nanovescicole in termini di proteine, composti lipofili e miRNA per capire se potrebbero regolare non solo le vie di trasduzione del segnale nella fecondazione, ma anche i meccanismi molecolari alla base dello sviluppo e attività del polline. Tutti questi aspetti verranno analizzati anche alla luce della risposta alle alte temperature, per analizzare possibili cambiamenti nella composizione lipidica del polline e delle membrane delle nanovescicole, delle proteine secrete e dei miRNA che potrebbero essere i responsabili della sterilità maschile in condizioni di alte temperature. I dati acquisiti serviranno a comprendere meglio l’impatto del riscaldamento globale sulla produttività agricola ed i meccanismi molecolari di risposta delle piante volti ad attenuare questo stress tipico del cambiamento climatico in atto.
HEATSTOP ha tre obiettivi principali:
- raggiungere una migliore comprensione della comunicazione tra polline e stigma studiando il secretoma del polline;
- valutare l'eventuale presenza di nanovescicole polliniche (pollensomi, PS) nel secretoma pollinico e svelarne il contenuto e il ruolo biologico;
- determinare se lo stress da alta temperatura (HS) può influenzare la fertilità delle Angiosperme interrompendo le interazioni tra polline e tessuti femminili.
Più in dettaglio, questa ricerca intende principalmente indagare accuratamente le molecole segnale coinvolte nella comunicazione polline-pistillo, in condizioni standard e HS, con particolare attenzione al contenuto di PS in termini di proteine, composti lipofili e miRNA.
Il progetto consentirà di studiare diverse molecole che possono giocare un ruolo durante l’interazione polline-pistillo in piante di colza. Le proteine di interesse verranno studiate mediante elettroforesi, western blot e saggi di attività.
Parallelamente verranno definiti il profilo dei miRNA citoplasmatici del polline e della frazione lipofila prima e dopo la germinazione, nonché quelli presenti nelle nanovescicole (pollensomes, PS), per capire se possono regolare non solo le vie di trasduzione del segnale della fecondazione, ma anche i meccanismi molecolari alla base dello sviluppo del polline e la sua attività.
In letteratura, infatti, esiste una sorprendente lacuna di conoscenze sul ruolo dei miRNA in questo importante contesto del ciclo di vita delle piante.
Tutti questi aspetti saranno analizzati anche alla luce della risposta alle alte temperature (HS), per studiare possibili cambiamenti nella composizione lipidica del polline e delle membrane dei PS, delle proteine secrete e dei miRNA che potrebbero essere i fattori che determinano la sterilità maschile indotta dall'HS.
Infine, i cambiamenti indotti dall'HS a livello molecolare saranno correlati a quelli rilevabili a livello fenotipico, per ottenere una visione completa della risposta allo stress. Riassumendo, HEATSTOP chiarirà la funzione dei PS e delle molecole secrete durante la germinazione del polline, sia in condizioni di serra standard che in presenza di stress ambientale (cioè HS).
Per svolgere il presente studio, verrà applicato un quadro metodologico multidisciplinare (che comprende botanica, biochimica, biologia molecolare e bioinformatica), sfruttando approcci sperimentali all'avanguardia (ad esempio, Next Generation Sequencing NGS; metabolomica).
