A Genomic Approach to the Shade Avoidance Response in Arabidopsis

Essendo organismi sessili, le piante hanno evoluto strategie molto sofisticate per la percezione dell’ambiente che le circonda nel loro habitat naturale, allo scopo di adattarvisi con il massimo profitto per la loro sopravvivenza e riproduzione. Le piante ottengono la loro energia dalla radiazione luminosa mediante il processo fotosintetico, e sono quindi particolarmente sensibili alla qualità e quantità della luce che le circonda, percependo in particolar modo la presenza della vegetazione circostante come un segnale di competizione per l’approvvigionamento luminoso. Infatti, crescendo in condizioni di ombreggiatura le piante percepiscono una luce filtrata nella sua componente più fotosinteticamente attiva, caratterizzata da una riduzione nel rapporto tra la radiazione nel rosso (R) e nel rosso lontano (FR) (basso R/FR), a cui reagiscono molto rapidamente aumentando la crescita in allungamento degli organi di sostegno della parte aerea (ipocotile, piccioli) a spese dello sviluppo di foglie e radici (risposta di “fuga dall’ombra”). Se la pianta ha successo nel suo tentativo di crescere al di sopra della vegetazione che la circonda, questa risposta va incontro ad una rapida reversione. D’altra parte, se il segnale persiste la pianta attenua la risposta attraverso l’azione del fattore di trascrizione bHLH HFR1/SICS1. In questo lavoro sono stati integrati studi globali di espressione genica mediante microarray ed analisi genetiche allo scopo di individuare molecole regolative implicate nel controllo della risposta di fuga dall’ombra. I nostri risultati hanno evidenziato che un numero significativo di regolatori trascrizionali sono rapidamente e transientemente indotti dalla luce con basso R/FR (fattori di trascrizione bHLH e HD-Zip). Le analisi condotte hanno anche messo in evidenza un nuovo meccanismo di controllo negativo della risposta di fuga dall’ombra che sembra agire attraverso il fattore di trascrizione bZip HY5. Analisi filogenetiche su alcuni dei regolatori trascrizionali della risposta di fuga dall’ombra (bHLH e HD-Zip II) ci hanno condotto alla loro classificazione in diverse sottofamiglie, caratterizzate da proteine con differenti capacità di legame al DNA e profili di espressione. I nostri risultati hanno identificato diversi cladi contenenti un piccolo numero di molecole molto simili tra loro regolate dalla qualità della luce ambientale. Ulteriori analisi saranno condotte per approfondire il ruolo di questi fattori e identificare i loro target molecolari durante la risposta di fuga dall’ombra.