Gli organismi crescono per adattarsi allo spazio e alle risorse disponibili nei loro ambienti, portando a una grande diversità di dimensioni e forme corporee all'interno di una popolazione della stessa specie. Quali sono i meccanismi genetici e fisiologici che determinano quanto grande può crescere un organismo?

Negli insetti e nei mammiferi, i fattori cellulari e molecolari alla base delle dimensioni corporee sono ben stabiliti. Ma nelle piante, questo processo ha lasciato perplessi gli scienziati per generazioni. Il modo in cui una pianta controlla le dimensioni a cui cresce è una parte fondamentale dei suoi processi di sviluppo e influisce sulla sua probabilità di successo in un particolare ambiente.

"È di fondamentale importanza capire come le piante controllano le loro dimensioni complessive durante lo sviluppo", ha affermato Sue Rhee di Carnegie, che ha guidato un team di scienziati che indagano su questo mistero. "Questa conoscenza potrebbe aiutarci a migliorare la produttività agricola e guidare il processo decisionale sull'uso del suolo, soprattutto perché molte condizioni ambientali vengono rimodellate dai cambiamenti climatici".

Il team di Carnegie, l'autore principale Flavia Bossi, insieme a Benjamin Jin, Elena Lazarus, Heather Cartwright e Yanniv Dorone, ha fatto un importante passo avanti nel rispondere a questa domanda di vecchia data. I loro risultati sono pubblicati in Sviluppo .

La chiave per chiarire questo processo è il passaggio dello sviluppo dalla proliferazione cellulare, divisione che aumenta il numero di cellule, alla differenziazione cellulare, specializzazione in organi e tessuti.

La proliferazione termina quando tutte le cellule di un organo si sono differenziate. Questo controlla il numero di cellule che compongono quell'organo e, a sua volta, la velocità e la durata della crescita dell'organo determina la dimensione corporea totale della pianta.

"Quindi, quello che volevamo sapere era, come fa la pianta a sapere quando uscire dalla fase di proliferazione?" disse Bossi.

Utilizzando una serie di tecniche di ricerca avanzate, il team è stato in grado di determinare che un gene precedentemente non caratterizzato chiamato CHIQUITA1, insieme a diversi geni simili a CHIQUITA simili, svolge un ruolo cruciale nel mantenere i tempi della transizione tra proliferazione e differenziazione nella senape pianta Arabidopsis thaliana. Hanno scoperto che CHIQUITA1 assicura che le cellule proliferino un certo numero di volte prima di differenziarsi, rivelando un passaggio importante nel modo in cui viene controllata la dimensione corporea della pianta.

Bossi ha concluso:"Le piante sono fondamentali per tanti aspetti della vita umana, dall'approvvigionamento alimentare ai biocarburanti, medicinali, legname, tessuti e altro ancora. Capire come si sviluppano e regolano le loro dimensioni in risposta alle condizioni ambientali potrebbe aiutarci a prepararci per un mondo caldo."

A differenza della maggior parte delle ricerche sulla proliferazione cellulare, questo lavoro è stato svolto a livello di singola cellula, piuttosto che a livello di popolazione, evidenziando quanto c'è ancora da imparare sulle regole che governano la biologia vegetale.