Così le radici delle piante rispondono agli stress del suolo

Uno studio svela come le radici percepiscano attivamente il microambiente e attivino, di conseguenza, risposte molecolari specifiche. Dallo studio nuove prospettive per colture più resilienti al clima

di Matteo Cavallito

 

Le radici delle piante mostrano una sorprendente capacità di adattamento alle condizioni di stress del suolo. Tale abilità chiama in causa diversi meccanismi fino a oggi sconosciuti che consentono loro di percepire il microambiente e attivare risposte molecolari specifiche per ogni tipo cellulare. Lo affermano alcuni ricercatori di diverse istituzioni accademiche che, in un articolo pubblicato su Nature, illustrano il risultato di un’indagine che apre nuove prospettive per lo sviluppo di colture più resilienti al cambiamento climatico. E, per questo, in grado di contribuire in modo più efficace alla sicurezza alimentare globale.

La compattazione

Nello studio, che ha coinvolto le università di Nottingham (nel Regno Unito) e di Ghent (in Belgio) oltre alla Duke University di Durham (North Carolina), gli autori hanno fatto ricorso alla trascrittomica per osservare in tempo reale come le cellule delle radici del riso modificano la loro attività genetica per adattarsi al suolo. La ricerca, in particolare, ha esaminato il comportamento delle radici in laboratorio – dove la pianta si è sviluppata su un gel nutritivo sterile – e in alcuni suoli naturali in presenza, o meno, di un fattore stressante: la compattazione.

Gli autori, in particolare, hanno scoperto che i tessuti esterni mostrano importanti modifiche trascrizionali in risposta alle caratteristiche del suolo.

Ciò significa, semplificando, che le cellule attivano meccanismi molecolari per rispondere a potenziali problemi. Lo stress da compattazione del suolo, ad esempio, attiva nelle radici una risposta ormonale mediata dall’acido abscissico (ABA), prodotto nel floema e trasportato verso i tessuti esterni. Qui l’acido stimola la formazione di barriere idrofobiche a base di suberina e lignina che permettono di ridurre la perdita d’acqua e conferire stabilità meccanica.

Dalle radici risposte sia genetiche che fisiche

Le risposte delle radici, ricordano gli autori, “sono legate all’omeostasi dei nutrienti, all’integrità della parete cellulare e alla difesa in risposta all’eterogeneità del suolo”. Lo studio, inoltre, ha dimostrato “con una risoluzione a livello di singola cellula come i tessuti radicali comunicano e si adattano alle condizioni contrastanti del terreno”. Grazie alla trascrittomica, insomma, i ricercatori hanno scoperto che le risposte delle radici allo stress sono sia genetiche che fisiche.

Una scoperta che, notano gli scienziati, è stata possibile osservando il comportamento delle piante non solo negli ambienti controllati, ovvero in laboratorio, ma anche in condizioni realistiche di terreno.

“È la prima volta che tali strumenti di espressione a risoluzione cellulare sono stati applicati a radici cresciute nel suolo”, ha spiegato in una nota Bipin Pandey, professore della School of Biosciences dell’Università di Nottingham e co-autore della ricerca. “La comprensione delle risposte specifiche delle cellule radicali in un ambiente realistico aprirà la strada all’ingegnerizzazione a livello cellulare di colture in grado di svilupparsi senza che vi siano interruzioni nei processi critici in altri tessuti radicali”.

Piante più resilienti al clima

Fornendo una mappa trascrizionale dettagliata delle radici nel suolo, spiegano gli autori, la ricerca ha consentito di realizzare un salto di qualità nella comprensione della fisiologia delle piante al di fuori delle condizioni controllate tipiche di un laboratorio. Inoltre, aggiungono, “dal momento che il cambiamento climatico minaccia la qualità del suolo e la sostenibilità dell’agricoltura“, i risultati ottenuti ”non sono solo scientificamente entusiasmanti bensì essenziali”.

Nel contesto del cambiamento climatico, di fronte a suoli sempre più soggetti a compattazione, erosione e siccità, in altre parole, le conoscenze acquisite aiuteranno a selezionare varietà di colture resilienti agli stress, ottimizzare l’assorbimento di nutrienti riducendo i fertilizzanti, sviluppare strategie di gestione del suolo per mantenere la funzionalità delle radici e, infine, comprendere il ruolo dell’acido abscissico come regolatore dell’adattamento cellulare.