“Seed priming” in Medicago truncatula: caratterizzazione fenotipica e molecolare

Cultivated seed plants of agronomic interest intended for commerce are treated before sowing phase (“seed priming” or invigoration), aiming to increase their germination capabilities. Priming protocols applied in seed industries are often based on empiric knowledge or data, without considering or comprehending the cellular and molecular mechanisms that are activated in the treated seeds. The objective of this thesis is focused on a “seed priming” system in legume model Medicago truncatula, which can be used as a “working system” in order to study molecular processes associated to the treatment. In particular it has been designed an “hydropriming” protocol that includes imbibition, desiccation and post-priming germination (with/without osmotic stress agents) phases. Initially a phenotypic analysis has been carried out, in order to verify the seed response (germination and biomass parameters) and subsequently a molecular characterization. A particular focus is directed to the expression analysis of aquaporins encoding genes using qRT-PCR, which are involved in water flow control of the seed.

I semi di piante coltivate di interesse agronomico destinati al mercato sono sottoposti a trattamenti in fase pre-semina (“seed priming” o invigorimento) che hanno lo scopo di potenziare la capacità di germinazione. I protocolli di priming applicati nell’industria sementiera spesso si basano su conoscenze o dati empirici, senza considerare e comprendere i meccanismi cellulari e molecolari che si attivano nei semi trattati. L’obiettivo di questa tesi è la messa a punto di un sistema di “seed priming” nella leguminosa modello Medicago truncatula, che possa essere utilizzato come “working system” per lo studio dei processi molecolari associati al trattamento. In particolare è stato progettato un protocollo di “hydropriming” che comprende le fasi di imbibizione, essicazione, germinazione post-priming (in presenza/assenza di agenti di stress osmotico). E’ stata inizialmente effettuata una analisi fenotipica per verificare la risposta del seme (parametri di germinazione, biomassa) e successivamente è stata effettuata una caratterizzazione molecolare. In particolare ci si è focalizzati sull’analisi di espressione mediante qRT-PCR di geni codificanti le proteine acquaporine coinvolte nel controllo del flusso di acqua nel seme.