Caratterizzazione fisiologica e molecolare del trasporto ad alta affinità dell’ammonio in radici di mais

Nella maggior parte dei suoli, ammonio (NH4+) e nitrato (NO3-) sono le forme di azoto prevalentemente disponibili per la nutrizione delle piante. Benché la concentrazione di NH4+ nel terreno sia sensibilmente inferiore a quella di NO3- (da 10 a 1000 volte minore), molte specie vegetali mostrano una preferenza verso l’assorbimento di NH4+, in quanto il processo di assimilazione non richiede una reazione di riduzione come nel caso del NO3-. D’altro canto una nutrizione azotata basata esclusivamente su NH4+ ha effetti deleteri sulla crescita vegetativa (riduzione della biomassa ipogea ed epigea) e sull’assorbimento di cationi. Si ritiene che per la maggior parte delle colture le condizioni ottimali di nutrizione azotata siano quelle che vedono la presenza contemporanea dei due nutrienti. Gli studi relativi alla caratterizzazione dei meccanismi di assorbimento dell’ NH4+ sono meno presenti in letteratura rispetto a quelli che riguardano il NO3-. In precedenti lavori condotti con riso e Arabidopsis è stato dimostrato che la velocità di assorbimento di NH4+ in funzione della concentrazione esterna di substrato segue un andamento bifasico, mostrando una cinetica di tipo Michaelis-Menten a basse concentrazioni (< 1 mM) e un andamento lineare a concentrazioni più elevate, rivelando l’esistenza di un sistema di trasporto ad alta affinità e uno a bassa affinità. Il trasporto di NH4+ a livello della membrana plasmatica avviene a carico di carriers, appartenenti alla famiglia ammonium transporter/methylamine permease/rhesus (AMT/MEP/Rh). In Arabidopsis thaliana sono stati identificati 5 membri della famiglia AMT1. I geni AtAMT1;1, AtAMT1;3 e AtAMT1;5 sono prevalentemente espressi nella radice di piante carenti di azoto e la loro attività contribuisce in maniera predominante al trasporto ad alta affinità del NH4+. Lo scopo di questo lavoro è la caratterizzazione biochimica e molecolare del trasporto di NH4+ in radici di plantule della linea T250 di mais, allevate in coltura idroponica. Gli esperimenti di uptake condotti con diversa concentrazione esterna di 15NH4+ e diversi pH hanno consentito di calcolare le velocità nette di assorbimento, di determinare gli intervalli di concentrazione in cui si osservano i trasporti ad alta e a bassa affinità e le rispettive costanti cinetiche, e la dipendenza da pH del processo di trasporto. Attraverso analisi di omologia di sequenza sono stati identificati nel genoma di mais (http://www.maizesequence.org) 5 putativi geni codificanti AMT1. Le informazioni ottenute permetteranno di analizzare le variazione di espressione di questi geni nelle radici di piante di mais in risposta alle fluttuazioni della concentrazione di NH4+.