Regolazione dell'assorbimento dell'ammonio nell'alga unicellulare Cyanidium caldarium

Di Martino Rigano, Vittoria ; Vona, Vincenza ; Manzo, Luigi ; Di Martino, Catello ; Rigano, Carmelo

Atti della Accademia nazionale dei Lincei. Rendiconti della Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, Série 8, Tome 81 (1987) no. 3, pp. 305-315.

Riassunto (VO)

Cellule di Cyanidium caldarium, alga rossa unicellulare non vacuolata termofila ed acidofila, cresciute in "batch" su terreno contenente ammonio in eccesso, assimilavano l'ammonio linearmente nel tempo con una velocità di $0,32 \,\mu moli/ora/mg$ peso secco cellulare. Condizioni di buio o di assenza di $C0_{2}$ provocano una immediata inibizione dell'assorbimento dell'ammonio. Se cellule cresciute in condizioni di eccesso d'ammonio venivano risospese in un terreno privo d'azoto in condizioni di illuminazione continua e di aerazione con aria arricchita del 5% di $C0_{2}$, esse dopo 72 ore di affamamento d'azoto mostravano una velocità di assimilazione dell'ammonio 3 volte più alta di quella di partenza, ed acquistavano la capacità di assimilare l'ammonio anche al buio con una velocità però, del 15% più basse rispetto alla luce. Dopo l'aggiunta dell'ammonio la velocità con cui le cellule affamate d'azoto assimilavano l'ammonio diminuiva nel tempo ma in maniera diversa alla luce ed al buio. Dopo 5 ore, infatti, esse diventavano totalmente incapaci di assimilare ammonio al buio, mentre presentavano ancora la capacità di assimilare ammonio alla luce, anche se con velocità ridotta. Viene ipotizzato che le variazioni di attività di assorbimento dell'ammonio riscontrati alla luce ed al buio in cellule sottoposte a differenti condizioni di nutrizione azotata possono essere dovuti a molteplici fenomeni di controllo che agendo a livello di due distinti sistemi di permeasi o di due sistemi GS/GOGAT, sono capaci di modulare l'assimilazione dell'ammonio in funzione sia dello stato azotato interno della cellula che del suo stato carbonioso e delle condizioni di luce e buio.

Abstract

Cells of Cyanidium caldarium, a unicellular acidophilic thermophilic non-vacuolate red alga, cultivated in batch under conditions of excess ammonium assimilated ammonium at a rate of $0,32 \,\mu mol/h/mg$ cell dry weight, and assimilation was up to 85% inhibited in darkness. By contrast, cells grown in chemostat under conditions of nitrogen limitation assimilated ammonium at a 3-fold higher rate, and assimilation was only 34% inhibited in darkness. Assimilation of ammonium was linear with time with all type of cells and under all the conditions tested. Batch-grown cells submitted to conditions of nitrogen starvation attained, after about 72 h, a 3-fold higher capacity to assimilate ammonium; beside, these N-starved cells, like N-limited chemostat cells, assimilated ammonium also in the dark at a rate which was only 15% lower than in the light. After ammonium addition (and assimilation), the capacity of these cells to take up ammonium costantly decreased in the time during 7 h period of light/dark cycles. However, the loss of capacity was less pronounced in the light and it was almost total in the dark. It is suggested that these variations in the overall capacity and in the pattern of ammonium assimilation in light and darkness in cells submitted to different nitrogen conditions depend on control phenomena which involve the partecipation of two distinct uptake systems, or of two glutamine synthetase/glutamate synthase systems, sharing different regulatory properties.

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