Un approccio proteogenomico alla regolazione dei meccanismi di acclimatazione dell’olivo alla salinità

di Benedetto Ruperti – Università degli Studi di Padova

In un articolo in anteprima sulla rivista “Plant physiology” Skodra et al. (https://doi.org/10.1093/plphys/kiac572) hanno caratterizzato per la prima volta i meccanismi alla base del “priming”o “induzione di tolleranza” allo stress salino nell’olivo, avvalendosi della combinazione di analisi proteomiche (studio sistematico delle proteine) e trascrittomiche (studio sistematico dei trascritti), in un approccio cosiddetto di proteogenomica. Gli autori hanno confrontato i dati proteogenomici ottenuti dalle radici e dalle foglie di piante esposte per 45 giorni ad uno stress preventivo, indotto con una moderata concentrazione salina (75 mM NaCl) e seguito da uno stress salino più severo (150 mM NaCl) per ulteriori 45 giorni, con quelli rilevati in piante di controllo (non stressate) e in piante esposte direttamente allo stress salino (150 mM NaCl) e non sottoposte alla fase di acclimatazione ad una dose inferiore di sale. Le piante che hanno subito acclimatazione hanno conservato una migliore funzionalità fogliare rispetto a quelle sottoposte direttamente allo stress salino, evidenziando quindi l’esistenza di un effetto sistemico del “priming” dalle radici alla parte aerea. Le piante di olivo sembrano quindi possedere un meccanismo di acclimatazione di tipo sistemico che consente loro di memorizzare precedenti eventi di esposizione ad uno stress lieve e generare una memoria di lunga durata dello stress stesso, molto probabilmente di natura epigenetica. Il “priming” sistemico, sostengono gli autori, sembra dipendere dalla traslocazione dalle radici alle foglie di zuccheri e polialcoli e da una aumentata sintesi di oleuropeina nelle foglie, a favore di una maggiore funzionalità di queste ultime.

Dall’analisi complessa dei dati proteogenomici, unitamente ai dati metabolici, gli autori sono infatti riusciti a dimostrare l’instaurarsi di eventi regolativi indotti specificamente dal “priming” sia a livello locale, nelle radici esposte allo stress salino, sia a livello sistemico, nelle foglie non direttamente esposte allo stress. Per una disamina puntuale dei geni, delle proteine e dei metaboliti coinvolti in questi eventi regolativi, si rimanda alla lettura dell’articolo. E’, tuttavia, importante evidenziare un aspetto molto interessante ed inedito emerso grazie alla comparazione dei dati proteomici con quelli trascrittomici che ha messo in luce un impatto negativo dello stress salino sulla traduzione in proteine di un numero significativo di trascritti nelle piante non acclimatate, a differenza di quanto osservato, invece, nelle piante sottoposte ad acclimatazione, nel cui caso vi è elevata corrispondenza tra trascritti e proteine.  Gli autori concludono, inoltre, che l’effetto dell’induzione della tolleranza si gioca prevalentemente a livello di traduzione e di modificazione post-traduzionale di proteine specificamente espresse negli organi delle piante acclimatate, ed in minor misura a livello trascrizionale. L’utilizzo di approcci informatici ha permesso di evidenziare in piante sottoposte al “priming”  una maggiore frequenza di eventi di fosforilazione di specifiche proteine delle foglie, ed una maggiore incidenza di fenomeni di carbonilazione e S-nitrosilazione di proteine localizzate nei tessuti radicali. Queste ultime modificazioni post-traduzionali servirebbero alle piante acclimatate ad adattarsi a condizioni  di stress ossidativo, derivante dallo stress salino.  Anche se la funzione degli specifici eventi regolativi è lontana dall’essere caratterizzata, il lavoro di Skodra et al. fornisce sicuramente un importante contributo allo studio delle risposte dell’olivo alla salinità.