Le piante non hanno occhi, ma "vedono" l'ambiente circostante usando la luce.

Ciò è reso possibile da proteine ​​chiamate fotorecettori che assorbono la luce e la convertono in un segnale che attiva o disattiva i geni. Fino ad ora, gli scienziati non hanno compreso appieno il meccanismo molecolare alla base di quel processo, che permette alle piante di riconoscere quando sono all'ombra e di crescere verso il sole, e per sentire che stagione è in modo che possano fiorire in primavera.

Ricercatori dell'Università della California, Riverside ha identificato la porzione di un fotorecettore vegetale responsabile dei cambiamenti dipendenti dalla luce nell'espressione genica, come illustrato in un articolo pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura . Lo studio è stato condotto da Meng Chen, professore associato di biologia cellulare presso il College of Natural and Agricultural Sciences dell'UCR.

Chen e i suoi colleghi hanno studiato un gruppo di fotorecettori chiamati fitocromi che sono sensibili alla luce rossa e rossa lontana, e sono conservati nelle piante, fungo, e batteri. La ricerca è stata condotta su Arabidopsis thaliana, una piccola pianta da fiore che è ampiamente utilizzata dai biologi come specie modello perché è facile da coltivare e studiare.

I fitocromi controllano la crescita e lo sviluppo delle piante modificando la quantità o la stabilità di un altro gruppo di proteine ​​chiamate fattori di trascrizione il cui compito è attivare e disattivare i geni. Per scoprire come il fotorecettore regola la quantità di fattori di trascrizione, Il team di Chen ha rivolto la propria attenzione alla struttura del fitocromo, che ha due aree funzionali chiamate domini.

Sebbene sia noto che un dominio (chiamato modulo N-terminale) rileva la luce, la funzione dell'altro dominio (chiamato modulo C-terminale) era rimasta sconosciuta. La maggior parte degli scienziati non credeva che il modulo C-terminale avesse un ruolo nel segnalare i cambiamenti nell'espressione genica nelle piante, ma Chen non era d'accordo.

"Sappiamo che nei batteri, che utilizzano una proteina simile per percepire la luce, il modulo N-terminale rileva la luce e il modulo C-terminale regola la stabilità dei fattori di trascrizione. Però, il modello attuale nelle piante è che il fotorecettore utilizza il modulo N-terminale sia per rilevare che per rispondere ai segnali di luce ambientale, " disse Chen, che è anche membro dell'Istituto per la biologia del genoma integrato (IIGB) dell'UCR.

Il gruppo di Chen ha mostrato che il modulo C-terminale in effetti regola l'espressione genica, sebbene utilizzi un metodo molto diverso dai batteri.

Chen ha affermato che i risultati hanno implicazioni in agricoltura, dove gli agricoltori cercano sempre più di coltivare più cibo su meno terra. Per esempio, quando le colture sono piantate ad alta densità, competono per la luce, spesso cresce più alto a scapito della resa.

"Ora che abbiamo capito come la luce stia causando cambiamenti nella crescita e nello sviluppo, possiamo progettare piante in modo che siano cieche verso i loro vicini, così possiamo piantarli più densamente senza vedere una diminuzione della resa, " Disse Chen. "Possiamo prendere colture che crescono bene in una parte del mondo e farle crescere in altre latitudini e climi".