Dopo due settimane senza acqua, il grano non è sopravvissuto quando il terreno è stato pretrattato con acqua (a sinistra), ma ha prosperato quando il terreno è stato pretrattato con etanolo al 3% (a destra). Lo stesso valeva per il riso e la pianta modello Arabidopsis. Credito:RIKEN
L'etanolo può aiutare le piante a sopravvivere in tempi di siccità, afferma un nuovo studio condotto presso il RIKEN Center for Sustainable Resource Science in Giappone. Guidati da Motoaki Seki, i ricercatori mostrano che l'aggiunta di etanolo al suolo consente alle piante, inclusi riso e grano, di prosperare dopo due settimane senza acqua. Poiché l'etanolo è sicuro, economico e ampiamente disponibile, questa scoperta offre un modo pratico per aumentare la produzione alimentare in tutto il mondo quando l'acqua scarseggia, senza la necessità di una produzione costosa, dispendiosa in termini di tempo e talvolta controversa di piante geneticamente modificate. Lo studio è stato pubblicato il 25 agosto in Fisiologia vegetale e cellulare .
Il prossimo futuro include una popolazione in costante aumento e l'aumento della carenza d'acqua indotto dai cambiamenti climatici, due condizioni che porteranno inevitabilmente alla carenza di cibo se non si interviene. Un'opzione è trovare un modo per evitare che le piante muoiano quando non hanno accesso all'acqua. La modifica genetica delle piante in modo che i loro stomi, i pori delle foglie, rimangano chiusi, è stata in qualche modo efficace perché impedisce all'acqua di lasciare le piante. Tuttavia, produrre piante geneticamente modificate è costoso e richiede tempo e i paesi con maggiori esigenze potrebbero non avere uguale accesso a queste colture modificate.
Seki e il suo team hanno lavorato su un altro approccio. Sapendo che le piante producono etanolo quando vengono private dell'acqua, hanno pensato che darlo alle piante le avrebbe protette dalla futura siccità. Per verificare questa ipotesi, hanno coltivato piante per circa due settimane con abbondante acqua. Quindi, hanno pretrattato il terreno con etanolo per tre giorni, seguiti da privazione dell'acqua per due settimane. Circa il 75% delle piante di grano e riso trattate con etanolo è sopravvissuto dopo la riirrigazione, mentre meno del 5% delle piante non trattate è sopravvissuto.
Avendo dimostrato che l'etanolo può proteggere queste due importanti colture dalla siccità, hanno poi deciso di spiegarne il motivo concentrandosi sulla pianta modello Arabidopsis. Per prima cosa, hanno guardato le foglie. Hanno scoperto che subito dopo che le piante di Arabidopsis trattate con etanolo sono state private dell'acqua, i loro stomi si sono chiusi e la temperatura delle foglie è aumentata. A 11 e 12 giorni di privazione idrica, queste piante avevano trattenuto più acqua nelle foglie rispetto alle piante non trattate.
Quindi, i ricercatori hanno analizzato l'espressione genica prima e durante la privazione dell'acqua e hanno marcato con la radio l'etanolo prima del pretrattamento. Ciò ha permesso loro di vedere quali processi sono stati attivati durante la siccità e cosa è successo all'etanolo dopo che è stato assorbito dalle radici delle piante. Anche prima della privazione dell'acqua, le piante trattate con etanolo hanno iniziato a esprimere i geni che sono normalmente espressi durante la privazione dell'acqua. Inoltre, più o meno nello stesso periodo in cui il contenuto di acqua scendeva nelle foglie non trattate, le piante trattate con etanolo producevano zuccheri dall'etanolo e facevano la fotosintesi.
Seki afferma che il trattamento del suolo con etanolo mitiga la siccità su più fronti. In primo luogo, i geni legati alla siccità vengono espressi anche prima che manchi l'acqua, dando alle piante un vantaggio nella preparazione. Quindi, gli stomi si chiudono, consentendo alle foglie di trattenere più acqua. Allo stesso tempo, parte dell'etanolo viene utilizzato per produrre una varietà di zuccheri, che forniscono l'energia necessaria che è normalmente difficile da ottenere con gli stomi chiusi.
"Troviamo che il trattamento di colture comuni come grano e riso con etanolo esogeno può aumentare la produzione agricola durante la siccità. Come in Arabidopsis, ciò è probabilmente dovuto a cambiamenti nei profili metabolomici e trascrittomici che regolano la risposta allo stress da siccità", afferma Seki. "Questo ci offre un modo semplice ed economico per aumentare la resa delle colture anche quando l'acqua è limitata, senza la necessità di modifiche genetiche". + Esplora ulteriormente
