Caratterizzazione funzionale della proteina PII nella leguminosa modello Lotus japonicus
Creators: name: Parlati, Aurora
Publisher: name: Università degli Studi di Napoli Federico II
Year: 2011

description: Le proteine PII fanno parte di una grande superfamiglia di proteine che agiscono come segnali di trasduzione e che sono ampiamente distribuite in natura. Negli organismi procariotici, PII gioca un ruolo chiave come integratore dei livelli cellulari di C, N ed energia, mentre il suo ruolo è ancora poco chiaro nelle piante superiori. Recenti dati di letteratura indicano che le proteine PII sono coinvolte nel pathway di biosintesi dell’arginina modulando l’attività dell’N-acetil-glutammato chinasi (NAGK), mentre altri dati mostrano il suo coinvolgimento nell’assorbimento del nitrito dei cloroplasti e/o nella fine regolazione della sintesi e della composizione degli acidi grassi nei semi. In questo lavoro di tesi di Dottorato è riportata la caratterizzazione funzionale del gene GLB1 della leguminosa modello L. japonicus (codificante per la proteina PII). L’analisi della localizzazione spaziale dell’attività del promotore del gene GLB1 rivela la sua espressione nei noduli azoto-fissatori e nelle cellule di guardia degli stomi. La caratterizzazione funzionale è stata effettuata attraverso l’analisi di due linee over-esprimenti indipendenti. L’over-espressione di PII influenza la formazione dei noduli in maniera dipendente dalle concentrazioni di azoto nel mezzo di crescita che presumibilmente si riflettono in una diversa condizione nutrizionale delle piante, influenzando la loro competenza per la nodulazione. Inoltre, queste linee mostrano un’apertura stomatica costitutivamente ridotta rispetto alle wild type, conferendo un fenotipo di resistenza allo stress idrico. I possibili link metabolici di PII con i fenotipi osservati, sintesi di NO e poliammine, sono stati investigati e discussi.



The superfamily of PII signal-transduction proteins is known to contain the most widely distributed signalling proteins in nature. PII in prokaryotic organisms is a crucial integrator of cellular carbon, nitrogen and energy levels, whereas in higher plants its role remains significantly less clear. Previous findings indicate that PII-N-acetylglutamate kinase (NAGK) complex formation controls L-arginine biosynthesis, whereas other works implicate PII in regulation of chloroplastic nitrite-uptake and/or tuning of fatty acids biosynthesis and partitioning in seeds. Here we report a functional characterization of the model legume L. japonicus GLB1 gene -encoding the PII protein. The analysis of the spatial localization of the GLB1 promoter activity revealed expression in the nitrogen fixing nodule and in the stomata cells. The functional characterization was performed through the analysis of two independent PII over-expressing lines. PII over-expression affects nodule formation capacity dependently by the N supply conditions, that presumably have influence on the general nutritional status of the plants and consequently, their competence for the nodulation process.. Moreover these lines showed a constitutive reduced aperture of stomata that conferred a hydric stress-resistant phenotype. The putative metabolic links between the PII protein and the observed phenotypes, polyamine and NO biosynthetic pathways, have been investigated and discussed.