Alcune piante si comportano come il mitico mostro Idra:taglia le loro teste e ricrescono, più grande e migliore di prima. Un nuovo studio rileva che questi "sovracompensatori, "come vengono chiamati, aumentano anche la loro chimica difensiva - pensa al veleno delle piante - quando vengono tagliati.

Il ritaglio rimuove lo stelo primario e simula ciò che fanno i mammiferi quando si nutrono di piante in natura.

Lo studio, riportato sul giornale Ecologia , è il primo a trovare questo collegamento ea rintracciarlo in tre percorsi molecolari interconnessi. La scoperta potrebbe portare allo sviluppo di nuovi metodi per stimolare la crescita delle piante riducendo la necessità di insetticidi, hanno detto i ricercatori.

"Penseresti che una pianta produrrebbe molte sostanze chimiche difensive per impedire che venga mangiata o che impiegherebbe la sua energia nella ricrescita dopo essere stata mangiata, ma non entrambe le cose, data la sua energia limitata, " ha detto lo studente laureato Miles Mesa, che ha guidato la ricerca con il professore di biologia animale dell'Università dell'Illinois Ken Paige/. "Ma abbiamo scoperto che le piante che hanno sovracompensato - con un maggiore successo riproduttivo dopo essere state danneggiate - hanno anche prodotto sostanze chimiche più difensive nei loro tessuti".

Circa il 90 percento delle piante erbacee da fiore si impegna in un processo chiamato endoreduplicazione - duplicando tutto il materiale genetico nelle loro cellule senza divisione cellulare, hanno detto i ricercatori. Questo processo aumenta le dimensioni delle cellule, permettendo alle piante di rimbalzare rapidamente dai danni.

Ogni ciclo di endoreduplicazione raddoppia l'output di una cellula. Avere il doppio dei geni attivi significa che la cellula può pompare più proteine ​​necessarie per svolgere le attività cellulari.

Alcune piante moltiplicano i loro genomi ancora e ancora in risposta all'esplorazione. Un esempio è gilia scarlatta, una pianta a fiore rosso che cresce nel Nord America occidentale ed è brucata da alci e cervi muli. Paige sta studiando le sue risposte all'essere mangiata.

"Stiamo assistendo a un aumento di due o tre volte della resa dopo che è stato tagliato - nella stessa stagione, " Egli ha detto.

Paige scoprì la sovracompensazione e ne riferì nel 1987, ma ha detto che quasi nessuno dei suoi colleghi in biologia vegetale ci credeva. L'idea che essere sfogliati possa aumentare il successo riproduttivo di alcune piante è controintuitiva, ha detto Paige. Ci sono voluti più di un decennio perché la comunità di ricerca accettasse la scienza; anche oggi, quasi nessun altro in biologia vegetale studia la biologia molecolare della sovracompensazione.

Il nuovo studio si è concentrato su Arabidopsis thaliana, un membro della famiglia della senape che viene spesso utilizzato nella ricerca. Paige e i suoi colleghi avevano già identificato il percorso molecolare che promuove l'endoreduplicazione in questa pianta, insieme ad un importante regolatore della via dell'endoreduplicazione, una molecola chiamata ILP1.

I ricercatori hanno scoperto che aumentando l'espressione del gene ILP1, potrebbero aumentare l'endoreduplicazione nelle varietà genetiche di A. thaliana che normalmente non sovracompensano. Ciò ha portato a una maggiore produzione di semi nelle piante alterate e a una maggiore espressione di composti difensivi nei tessuti vegetali, hanno detto i ricercatori.

Ciò è possibile perché la via molecolare che induce l'endoreduplicazione si alimenta anche in altre due vie:la via ossidativa dei pentoso fosfati, per il metabolismo primario, e il sentiero shikimate, che potenzia le difese chimiche delle piante, ha detto Paige.

"C'è un ciclo di feedback positivo, " ha detto. "Quando aumenti il ​​numero di cromosomi attraverso l'endoreduplicazione, aumenti l'espressione genica, che aumenta la capacità della pianta di produrre composti più difensivi e nucleotidi per la produzione di DNA per endoreduplicare nuovamente".

Le nuove scoperte potrebbero portare a progressi nelle rese agricole e a riduzioni dell'uso di pesticidi, ha detto Paige.