Riflettori puntati sulla doppia fertilizzazione delle piante

Grazie al finanziamento dell’UE, il progetto GAMETEFUSION ha rivelato meccanismi di segnalazione nella doppia fertilizzazione. L’importanza di questo processo non può essere sottovalutata poiché una fertilizzazione dà origine all’embrione e l’altra a una fonte di cibo ricca di nutrienti per la pianta in via di sviluppo.

Studiando la pianta modello Arabidopsis thaliana, i ricercatori hanno ricercato due tetraspanine arricchite di sperma (TET), mediatori di segnalazione in diversi processi nei sistemi degli animali; l’adesione e la fusione dei gameti. L’analisi dell’espressione dei geni ha confermato che i TET sono proteine associate alle membrane in tessuti riproduttivi specifici comprendenti i gameti.

Allo stesso modo delle controparti animali, le funzioni delle TET nelle piante potrebbero dipendere dal montaggio di complessi di membrana multi-molecolare che si basano sulla presenza di potenziali partner leganti. L’esclusivo schema di localizzazione trovato per i TET nell’interfaccia di entrambi i tipi di cellula di sperma suggerisce che un’impalcatura delle membrane potrebbe essere coinvolta nella mediazione dell’adesione o della comunicazione della cellula sperma-sperma.

Il team GAMETEFUSION ha individuato due potenziali partner leganti TET. Utilizzando eccellenti mutanti, si sono verificati difetti di fertilità, come la fertilizzazione singola. Questa scoperta è importante in particolare in quanto aumenta la comprensione dei processi cellulari alla base della differenziazione dei gameti, e la doppia fertilizzazione potrebbe contribuire a possibili meccanismi contrastanti e conservati nelle piante e negli animali.

I ricercatori hanno sviluppato uno strumento di selezione delle cellule attivato a fluorescenza per isolare i singoli componenti subcellulari del gametofita maschio e hanno analizzato i loro repertori di RNA del messaggero espresso (mRNA). I ricercatori pianificano di rilevare e monitorare gli RNA dello sperma durante la differenziazione dei gameti e la crescita dei tubi di polline. Il sistema sperimentale rappresenta la prima applicazione di un sistema in vivo per raffigurare il movimento mRNA nel polline. Gli scienziati si aspettano di rivelare gli eventi molecolari durante la doppia fertilizzazione e l’embriogenesi precoce.

GAMETEFUSION ha sviluppato numerosi strumenti molecolari senza pari che sono già o diverranno disponibili alla comunità di ricerca scientifica. La capacità di manipolare il processo di fertilizzazione ha potenti applicazioni nel campo della coltivazione delle piante.