Isolamento, variabilità ed espressione del gene PIMT in Girasole
Isolation, variability and expression of PIMT gene in Sunflower
Creators: name: Scacchi, Silvia <1983>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2012
Subjects: AGR/02 Agronomia e coltivazioni erbacee

description: Il vigore è un aspetto rilevante della qualità delle sementi, strettamente connesso al loro status fisiologico, al genotipo e alle condizioni di stoccaggio. Stress ossidativi e danni alle macromolecole sono alla base del deterioramento del seme, che è equipaggiato con sistemi protettivi e di riparazione. Uno di questi coinvolge l’L-isoaspartil metiltransferasi (PIMT) che ripara i misfolding proteici catalizzando la riconversione in aspartato dell’isoaspartile anomalo accumulato. Scopo di questo studio era valutare il possibile ruolo del meccanismo di riparazione di PIMT nel vigore del seme in girasole. Per questo il relativo gene è stato isolato e caratterizzato, la variabilità allelica determinata su un campione di linee inbred e l’espressione genica misurata in risposta all’invecchiamento accelerato (aging) e al priming.
La sequenza codificante ottenuta è costituita da 4 esoni e contiene i 5 domini caratteristici delle metiltransferasi. Il gene mostra elevata similarità con gli ortologhi vegetali e scarsa diversità nucleotidica nei genotipi coltivati rappresentativi della variabilità della specie. Nella sequenza aminoacidica, comunque, sono state rinvenute tre sostituzioni che potrebbero influenzare la funzionalità enzimatica. Dal punto di vista fisiologico i genotipi considerati hanno esibito notevole variabilità di risposte ai trattamenti, sia in termini di vigore che di espressione genica. Aging e priming hanno prodotto generalmente gli effetti attesi, rispettivamente negativi e positivi, sulla germinabilità e sulla sua velocità. In generale l’espressione di PIMT è risultata massima nel seme secco, come riportato altrove, e ridotta dall’aging. Anche il priming ha diminuito l’espressione rispetto al seme quiescente, mentre il suo effetto dopo l’aging è risultato genotipo-dipendente. Tuttavia, nelle condizioni descritte, non si sono evidenziate correlazioni significative tra vigore ed espressione di PIMT, tali da suggerire un chiaro ruolo di questo meccanismo nella qualità fisiologica del seme.
description: Vigour is a relevant aspect of seed quality which depends on genetic make-up, physiological status and enviromental conditions encountered during storage. Oxidative stress and damage to macromolecules is a main cause of deterioration in seeds which for this are equipped with antioxidant and repair mechanisms. One of these, involves L-isoaspartyl methyltransferase (PIMT) which counteracts protein misfolding resulting from L-isoaspartyl formation by catalyzing the conversion of abnormal residues to their regular form. The aim of this work was to investigate the possible role of the repair pathway of PIMT in relation to seed vigour in Helianthus annuus. For this purpose the PIMT gene was isolated and characterized, the allelic variability investigated on a panel of inbred lines, and its expression assessed in response to accelerated aging and priming treatments. 
The coding sequence of PIMT in suflower consists of 4 exons and contains the 5 conserved domains of metiltransferases. The gene shows a high similarity with its orthologs isolated from other plant species, and a rather low nucleotide diversity among cultivated accessions representative of a broad spectrum of genetic variability. At the peptide level, however, three aminoacidic substitutions were detected that could potentially affect enzyme activity. At the physiological level, different responses both in terms of vigour as well as of PIMT expression were observed between genotypes. Overall, aging and priming produced, as expected, negative and positive effects respectively, on germination percentage and rate. The PIMT transcripts reached maximum levels in quiescent seeds and minimum in aged seed, confirming previous findings. Priming also reduced gene expression compared to dry seed, but its effect after aging was strongly dependent on genotype. However, no evidence of correlation between vigour and PIMT expression was found that could suggest a clear role of this mechanism in seed vigour in the experimental conditions considered.