L’utilizzo dell’urea da parte delle piante che crescono nel suolo avviene prevalentemente via idrolisi ad ammonio e successiva nitrificazione. E’ stato d’altra parte dimostrato che le piante possono accumulare urea e possiedono meccanismi per il suo assorbimento. Il processo di acquisizione dell’urea risulta meno studiato rispetto a quello di ammonio o nitrato e caratterizzato solo in specie modello quali Arabidopsis. Nell’ambito di una ricerca volta a chiarire le modalità di utilizzo delle diverse fonti azotate in Zea mays, plantule sono state allevate per 5 giorni in soluzione idroponica priva di azoto e quindi trasferite per 24h in soluzioni contenenti urea fornita da sola o in combinazione con diverse fonti azotate organiche o inorganiche; sono state quindi valutate: a) le variazioni nel tempo della velocità di assorbimento dell’urea da una soluzione 200μM in plantule pre- trattate con concentrazioni diverse di urea, b) la cinetica di assorbimento dell’urea nell’intervallo 2.5 – 300μM, c) l’effetto della presenza di diverse fonti inorganiche (nitrato, ammonio) o organiche (glutammina, glutammato, asparagina, glicina) sulla dinamica di assorbimento dell’urea, d) l’espressione di geni coinvolti nel trasporto e assimilazione di forme azotate. Plantule esposte alla sola urea (1mM) sviluppavano una maggiore velocità di assorbimento della stessa; l’assorbimento raggiungeva il massimo dopo 4 ore per poi diminuire, indicando l’intervento di meccanismi di retro-regolazione. L’esposizione a dosi crescenti di urea (0.5 – 2 mM) determinava un aumento dei livelli massimi della velocità di assorbimento, che erano raggiunti in tempi più brevi. La cinetica di assorbimento, misurata in radici di plantule pre-trattate o meno per 4 ore con urea 1mM, presentava andamento a saturazione con valori delle costanti cinetiche dipendenti dal pre-trattamento: Vmax = 20.8μmoli g-1 pfr h-1 e Km = 27.5μM in piante esposte a urea; Vmax = 8.4μmoli g-1 pfr h-1 e Km = 4.4μM in piante di controllo. L’esposizione delle plantule a una soluzione contenente nitrato o ammonio in aggiunta a urea, ha determinato una minore capacità di assorbimento della fonte organica rispetto a quanto riscontrato esponendo le radici alla sola urea. La presenza di glutammina in aggiunta a urea nella soluzione di pre-trattamento delle radici, causava un incremento della velocità di assorbimento di urea, mentre non si osservavano differenze significative a seguito dell’esposizione delle radici a urea e glutammato, asparagina o glicina. Le analisi effettuate mediante real time RT-PCR su tessuti radicali hanno evidenziato, in particolare, una modulazione negativa dell’espressione del gene ZmDUR3 (trasporto urea) in presenza di urea e nitrato. Nelle medesime condizioni è stata osservava una sovraespressione di geni codificanti per isoforme di nitrato riduttasi, nitrito riduttasi e glutammina sintetasi, anche superiore a quella osservata in piante trattate con solo nitrato. I risultati ottenuti mostrano, per la prima volta, che l’assorbimento dell’urea in plantule di mais è indotto dalla sua presenza nella soluzione extra-radicale; la presenza di altre fonti organiche o inorganiche nella soluzione extra-radicale può alterare i meccanismi di assorbimento dell’urea e modulare i meccanismi di assimilazione delle forme azotate.
EFFETTO DI FONTI AZOTATE DIVERSE SULL’ASSORBIMENTO DI UREA IN PLANTULE DI MAIS
VARANINI, Zeno;
2011-01-01
Abstract
L’utilizzo dell’urea da parte delle piante che crescono nel suolo avviene prevalentemente via idrolisi ad ammonio e successiva nitrificazione. E’ stato d’altra parte dimostrato che le piante possono accumulare urea e possiedono meccanismi per il suo assorbimento. Il processo di acquisizione dell’urea risulta meno studiato rispetto a quello di ammonio o nitrato e caratterizzato solo in specie modello quali Arabidopsis. Nell’ambito di una ricerca volta a chiarire le modalità di utilizzo delle diverse fonti azotate in Zea mays, plantule sono state allevate per 5 giorni in soluzione idroponica priva di azoto e quindi trasferite per 24h in soluzioni contenenti urea fornita da sola o in combinazione con diverse fonti azotate organiche o inorganiche; sono state quindi valutate: a) le variazioni nel tempo della velocità di assorbimento dell’urea da una soluzione 200μM in plantule pre- trattate con concentrazioni diverse di urea, b) la cinetica di assorbimento dell’urea nell’intervallo 2.5 – 300μM, c) l’effetto della presenza di diverse fonti inorganiche (nitrato, ammonio) o organiche (glutammina, glutammato, asparagina, glicina) sulla dinamica di assorbimento dell’urea, d) l’espressione di geni coinvolti nel trasporto e assimilazione di forme azotate. Plantule esposte alla sola urea (1mM) sviluppavano una maggiore velocità di assorbimento della stessa; l’assorbimento raggiungeva il massimo dopo 4 ore per poi diminuire, indicando l’intervento di meccanismi di retro-regolazione. L’esposizione a dosi crescenti di urea (0.5 – 2 mM) determinava un aumento dei livelli massimi della velocità di assorbimento, che erano raggiunti in tempi più brevi. La cinetica di assorbimento, misurata in radici di plantule pre-trattate o meno per 4 ore con urea 1mM, presentava andamento a saturazione con valori delle costanti cinetiche dipendenti dal pre-trattamento: Vmax = 20.8μmoli g-1 pfr h-1 e Km = 27.5μM in piante esposte a urea; Vmax = 8.4μmoli g-1 pfr h-1 e Km = 4.4μM in piante di controllo. L’esposizione delle plantule a una soluzione contenente nitrato o ammonio in aggiunta a urea, ha determinato una minore capacità di assorbimento della fonte organica rispetto a quanto riscontrato esponendo le radici alla sola urea. La presenza di glutammina in aggiunta a urea nella soluzione di pre-trattamento delle radici, causava un incremento della velocità di assorbimento di urea, mentre non si osservavano differenze significative a seguito dell’esposizione delle radici a urea e glutammato, asparagina o glicina. Le analisi effettuate mediante real time RT-PCR su tessuti radicali hanno evidenziato, in particolare, una modulazione negativa dell’espressione del gene ZmDUR3 (trasporto urea) in presenza di urea e nitrato. Nelle medesime condizioni è stata osservava una sovraespressione di geni codificanti per isoforme di nitrato riduttasi, nitrito riduttasi e glutammina sintetasi, anche superiore a quella osservata in piante trattate con solo nitrato. I risultati ottenuti mostrano, per la prima volta, che l’assorbimento dell’urea in plantule di mais è indotto dalla sua presenza nella soluzione extra-radicale; la presenza di altre fonti organiche o inorganiche nella soluzione extra-radicale può alterare i meccanismi di assorbimento dell’urea e modulare i meccanismi di assimilazione delle forme azotate.
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