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La fioritura ha sempre suscitato grande interesse per il suo significato estetico, per la sua importanza biologica e per il suo forte valore applicato. Nonostante l’enorme quantità di studi su questo evento, i meccanismi fisiologici, biochimici e genetici che vi sono alla base non sono ancora del tutto conosciuti. Il quesito centrale da risolvere riguarda i fattori principali che la influenzano.
La coordinazione dello sviluppo con la disponibilità di nutrienti, come gli zuccheri solubili, aiuta ad assicurare un adeguato apporto di materiale ed energia per portare a termine programmi di sviluppo specifici. La fioritura, con il passaggio da crescita vegetativa a sviluppo riproduttivo, è un evento che richiede un grande apporto di carboidrati verso i loci deputati al passaggio di fase. Oltre a giocare un ruolo centrale nel metabolismo, gli zuccheri sono coinvolti nella regolazione di molti processi fisiologici e di sviluppo delle piante e sono stati ipotizzati svolgere un compito importante nel determinare il momento in cui alcune piante fioriscono. E’ questo il caso di Arabidopsis thaliana, nota al mondo scientifico come pianta modello per le ricerche di base. Plantule di Arabidopsis thaliana (varietà Columbia glabra) alla sesta settimana di crescita in condizioni di giorno corto (condizione non induttiva la fioritura), sono state sottoposte a vari trattamenti, tra i quali somministrazione di zuccheri direttamente sull’apice caulinare. Gli effetti di tali prove sono poi stati osservati dal punto di vista fenotipico nelle successive settimane. Parallelamente, sono state condotte analisi per la determinazione degli zuccheri liberi (glucosio, fruttosio e saccarosio) e per l’attività enzimatica di invertasi e saccarosio sintasi (due enzimi saccarolitici) in campioni prelevati da apici, foglie e steli. Inoltre, sono state effettuate elettroforesi bidimensionali per rilevare gli effetti dei trattamenti sull’espressione proteica in campioni di apici.
Dal punto di vista fenotipico, si è resa subito evidente una differenziazione di effetti sulla base della composizione chimica dello zucchero utilizzato: le plantule che hanno mostrato una crescita vegetativa rigogliosa e prolungata sono quelle sottoposte a somministrazione di monosaccaridi, mentre quelle fiorite anticipatamente sono state trattate con disaccaridi o mantenute per 24 h in condizioni di giorno lungo. L’analisi degli zuccheri ha evidenziato che il giorno lungo provoca un accumulo di zuccheri negli apici vegetativi dopo pochi giorni dal trattamento, cosa che correla con la loro descritta capacità di indurre la fioritura. In tutti gli altri casi, l’accumulo degli zuccheri non appare però mai essere comparabile con il giorno lungo, anche se sono osservabili alcune significative differenze. L’accumulo di glucosio e fruttosio è correlabile con il livello di attività enzimatica delle invertasi e della saccarosio sintasi rilevato soprattutto in seguito ai trattamenti con Fruttosio e 6dGlucosio. La saccarosio sintasi ha poi mostrato una presenza molto superiore rispetto alle invertasi facendo supporre un suo coinvolgimento nel fenomeno della fioritura. L’analisi dell’espressione proteica ha evidenziato una notevole sovrapposizione tra il long-day, trattamento induttivo per eccellenza, ed i monosaccaridi, risultato contrastante con la manifestazione fenotipica e metabolica. E’, però, da sottolineare che esistono alcune proteine comuni soltanto ai monosaccaridi e al controllo non sottoposto a trattamenti induttivi. In particolare il controllo e i trattamenti con glucosio, 6d-glucosio e fruttosio mostrano al presenza di cinque proteine specifiche tra cui tre caratterizzate da basso peso molecolare. E’ possibile supporre che questi tre fattori, posti ad analisi identificativa con spettrometro di massa, operino sull’espressione genica dei geni deputati all’iniziazione della fioritura in senso repressivo. Possiamo concludere che i trattamenti apicali con disaccaridi o giono lungo alterino l’espressione di proteine che, altrimenti, costituiscono fattori repressivi il passaggio di fase, da vegetativa a riproduttiva.