I ricercatori del Nara Institute of Science and Technology e della Nanjing University hanno scoperto che KNUCKLES (KNU), una piccola proteina multifunzionale, aiuta i fiori a completare la loro crescita correttamente e al momento giusto. KNU interrompe il ciclo di feedback tra due geni e svolge molteplici ruoli per consentire la corretta formazione degli organi riproduttivi dei fiori in un breve lasso di tempo. Questa ricerca sarà utile per studi genetici sulle colture alimentari e sulla produzione alimentare a livello globale.

Il modo in cui i fiori si formano correttamente in un lasso di tempo limitato è stato un mistero, almeno fino ad ora. Ricercatori dal Giappone e dalla Cina hanno scoperto come una proteina multitasking aiuta i fiori a crescere come previsto.

In uno studio pubblicato su Atti dell’Accademia Nazionale delle ScienzeIn questo studio, i ricercatori della Nanjing University e del Nara Institute of Science and Technology hanno rivelato che una piccola proteina svolge molteplici ruoli per garantire la corretta formazione degli organi riproduttivi dei fiori in un breve periodo di tempo.

I fiori si sviluppano da piante da fiore, che si differenziano per produrre sepali, petali, stami e carpelli. Il corretto sviluppo di questi organi fiorali dipende dal completamento dello sviluppo del meristema entro un certo periodo di tempo. Nelle prime fasi dello sviluppo floreale, le cellule staminali forniscono una fonte di cellule per la formazione degli organi floreali. Nelle cellule staminali dei fiori, le attività delle cellule staminali sono mantenute tramite un circuito di feedback tra WUSCHEL (WUS), un gene che definisce le cellule staminali dei fiori, e CLAVATA3 (CLV3), un gene specifico delle cellule staminali che viene attivato e sostenuto da WUS.

“Una piccola proteina chiamata KNUCKLES (KNU) sopprime direttamente la WUS, che porta al completamento tempestivo dell’attività delle cellule staminali dei fiori”, afferma l’autore principale dello studio Erlei Shang. “Ciò che non è completamente compreso è come la vigorosa attività delle cellule staminali dei fiori termini entro un tempo limitato per garantire lo sviluppo della carpa”.

“La ricerca del team ha rivelato che in Arabidopsis thaliana, KNU può disattivare completamente i forti motivi floreali in una particolare fase floreale, grazie alle molteplici funzioni che KNU svolge attraverso i suoi ruoli specifici della posizione”, afferma l’autore senior Toshiro Ito.

KNU reprime e silenzia WUS e reprime direttamente CLV3 e CLV1 (un gene che codifica un recettore per il peptide CLV3). Pertanto, KNU abroga il ciclo di feedback CLV3-WUS tramite trascrizione e meccanismi epigenetici (cioè quelli che non comportano cambiamenti nella sequenza del DNA sottostante). Inoltre, KNU interagisce fisicamente con la proteina WUS, che impedisce a WUS di mantenere CLV3, interrompendo le interazioni necessarie per mantenere i meristemi dei fiori.

“I nostri risultati rivelano un percorso normativo in cui la KNU svolge un ruolo chiave nel supportare il completamento dello sviluppo del meristema floreale in un breve periodo di tempo e nel garantire la corretta formazione degli organi riproduttivi dei fiori”, afferma l’autore corrispondente Bo Sun.

I risultati di questa ricerca saranno utili per studi genetici su specie di colture alimentari come riso, pomodoro e mais. Comprendere il meccanismo di terminazione del meristema scoperto in questo studio andrà a beneficio dei raccolti per la produzione alimentare a livello globale.

Presentato da Nara Institute of Science and Technology