Isolamento di ghiandole multicellulari vitali dal tessuto della pianta carnivora, Nepenthes

Sandy Rottloff; Axel Mithöfer; Ute Müller; Roland Kilper

doi:10.3791/50993

Articolo metodologico

Isolamento di ghiandole multicellulari vitali dal tessuto della pianta carnivora, Nepenthes

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DOI:

10.3791/50993

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22 dicembre 2013

Sandy Rottloff¹ , Axel Mithöfer² , Ute Müller³ , Roland Kilper³

¹Laboratoire Agronomie et Environnement, Université de Lorraine, ²Department of Bioorganic Chemistry, Max Planck Institute for Chemical Ecology, ³aura optik

In questo articolo

Sommario

Le ghiandole vegetali sono strutture specializzate responsabili della biosintesi e della secrezione di molti composti coinvolti nelle interazioni con l'ambiente biotico. Per consentire lo studio delle loro caratteristiche molecolari e biochimiche, è stata messa a punto una tecnica di micropreparazione meccanica per isolare singole ghiandole metabolicamente attive, qui dalla pianta carnivora Nepenthes.

Abstract

Molte piante possiedono strutture specializzate che sono coinvolte nella produzione e secrezione di specifici composti e proteine a basso peso molecolare. Queste strutture sono quasi sempre localizzate sulle superfici delle piante. Tra questi ci sono i nettari o tricomi ghiandolari. I composti secreti sono spesso impiegati nelle interazioni con l'ambiente biotico, ad esempio come attrattivi per gli impollinatori o deterrenti contro gli erbivori.

Ghiandole uniche sotto diversi aspetti si possono trovare nelle piante carnivore. Nelle cosiddette piante carnivore del genere Nepenthes, le ghiandole bifunzionali all'interno della trappola a caduta da un lato secernono il fluido digestivo, compresi tutti gli enzimi necessari per la digestione delle prede, e dall'altro assorbono i nutrienti rilasciati. Pertanto, queste ghiandole rappresentano un tessuto ideale e specializzato predestinato a studiare i meccanismi molecolari, biochimici e fisiologici sottostanti alla secrezione proteica e all'assorbimento dei nutrienti nelle piante. Inoltre, in generale la biosintesi di composti secondari prodotti da molte piante dotate di strutture ghiandolari potrebbe essere studiata direttamente nelle ghiandole.

Per lavorare su tali strutture specializzate, devono essere isolate in modo efficiente, veloce, metabolicamente attivo e senza contaminazione con altri tessuti. Pertanto, è stata sviluppata e applicata una tecnica di micropreparazione meccanica per studi sul fluido di digestione Nepenthes. Qui viene presentato un protocollo che è stato utilizzato per preparare con successo singole ghiandole bifunzionali dalle trappole di Nepenthes, basato su una piattaforma di microcampionamento meccanizzato. Le ghiandole potrebbero essere isolate e utilizzate direttamente per l'analisi dell'espressione genica mediante tecniche di PCR dopo la preparazione dell'RNA.

Introduzione

Le piante producono una grande varietà di composti con diverse applicazioni industriali e farmaceutiche, che vanno da molecole di basso peso molecolare a polimeri. Tali composti sono spesso prodotti e secreti da strutture altamente specializzate, molte delle quali localizzate sulla superficie delle piante, come i tricomi glandolari o le nettarie, oppure all'interno, come gli idioblasti o i dotti del lattice e della resina, rispettivamente. Tuttavia, si conosce relativamente poco sulla biologia di queste strutture secretorie specializzate, sebbene tutti i tipi di queste ghiandole presentino numerose caratteristiche indicative di un metabolismo attivo. In particolare, l....