LA MORTE CELLULARE PROGRAMMATA DURANTE LO SVILUPPO NELLE PIANTE SUPERIORI: CRONACA DI UNA MORTE ANNUNCIATA. L. Lombardi٭, N. Ceccarelli٭٭, P. Picciarelli ٭٭E R. Lorenzi٭ )٭Dipartimento di Scienze Botaniche,Università di Pisa Via Ghini 5, Pisa )٭٭Dip di Biologia delle piante agrarie, sez, Fisiologia Vegetale, Università di Pisa, Via Mariscoglio 20, Pisa La morte cellulare programmata (PCD) è un processo geneticamente controllato, necessario per il corretto sviluppo degli organismi pluricellulari. Nelle piante questa forma ordinata di morte cellulare caratterizza numerosi processi legati allo sviluppo come l’embriogenesi, la differenziazione e la senescenza fogliare, lo sviluppo dell’aerenchima e dello xilema. La PCD è caratterizzata da una varietà di fenomeni biochimici e molecolari e da una serie precisa di cambiamenti morfologici che vengono definiti “PCD hallmarks”. Tali cambiamenti includono la condensazione del nucleo, il restringimento del citoplasma, la frammentazione del DNA e l’attivazione di specifiche proteasi. Durante l’embriogenesi di Sechium edule, appartenente alla famiglia delle cucurbitacee, un fenomeno di morte cellulare temporalmente definito avviene nella nucella, tessuto di origine materna che avvolge e nutre l’endosperma e l’embrione in via di sviluppo. Attraverso l’uso di coloranti fluorescenti specifici per la vitalità, abbiamo dimostrato che la morte cellulare avviene in una fascia ristretta e ben definita di cellule nucellari a contatto con l’endosperma in rapida espansione e ciò permette la formazione, all’interno del seme, di uno spazio adeguato per l’endosperma in crescita che gradualmente va ad occupare l’intero seme. Sia nella fase iniziale che nella fase terminale della degradazione della nucella, la localizzazione e lo spessore della fascia di cellule morte rimane pressoché invariata. Attraverso l’analisi del DNA genomico abbiamo dimostrato un fenomeno di degradazione del DNA nucleare, considerato una caratteristica peculiare della PCD. L’analisi citologica ha inoltre permesso di evidenziare un’alterazione nella forma delle cellule e nell’aspetto del nucleo e del nucleolo. Durante l’embriogenesi di Phaseolus coccineus il sospensore ha un ruolo attivo nel promuovere la crescita e lo sviluppo dell'embrione nelle prime fasi dell' embriogenesi, mentre successivamente, con l'inizio dello stadio cotiledonare, subisce un processo di degenerazione che porta alla sua scomparsa nell'embrione maturo. Studi recenti su Vicia faba confermano l’ipotesi che la morte delle cellule del sospensore ad uno stadio predeterminato dello sviluppo embrionale sia uno dei fenomeni più interessanti di PCD di sviluppo nelle piante. Coloranti fluorescenti specifici per la vitalità ci hanno permesso di verificare che, in sospensori in via di degenerazione (stadio cotiledonare), le porzioni interessate dalla morte cellulare sono quelle centrali della parte globulare e quelle del collo. Inoltre, nei sospensori in degenerazione avviene il rilascio di molecole di citocromo C dal mitocondrio nel citosol, fenomeno invece non osservabile in sospensori giovani in piena attività (stadio di cuore). Il rilascio di citocromo C da parte del mitocondrio è stato dimostrato essere, in sistemi animali ed in alcuni sistemi vegetali, uno dei segnali precoci di inizio del programma di PCD, essenziale per l’attivazione di specifiche proteasi dette “caspasi”. Sospensori che vanno incontro a morte cellulare, a differenza dei sospensori in piena attività, sono anche caratterizzati da un fenomeno di degradazione del DNA, considerato in molti sistemi animali e vegetali un marker peculiare della PCD. La nostra ricerca si è inoltre prefissata di verificare quale correlazione vi sia tra gli eventi che accompagnano e caratterizzano la degenerazione del sospensore allo stadio cotiledonare ed i cambiamenti metabolici a carico delle gibberelline. Il sospensore contiene livelli molto elevati di gibberelline biologicamente attive allo stadio a cuore (principalmente GA1) mentre nel sospensore allo stadio cotiledonare il livello di GA1 subisce un calo drammatico accompagnato da un consistente accumulo di GA8, che è biologicamente inattiva. I risultati ottenuti sino ad ora sulla caratterizzazione degli eventi di PCD saranno discussi in relazione ai dati più recenti sulla regolazione del metabolismo delle gibberelline, ottenuti indagando l’espressione spaziale e temporale di due geni chiave per il controllo del livello endogeno della principale gibberellina attiva.