A volte, per vedere le radici, devi alzare lo sguardo.

Le radici sono normalmente associate a cose che vivono sottoterra, nell'umido e nel buio. Pensa a rape, ravanelli e patate dolci. Tuttavia, molte piante fanno le loro radici fuori terra. Ivy usa le sue radici per arrampicarsi sugli edifici e il possente albero di ficus le usa per sostenere i loro grandi rami. Cosa fa sì che le piante formino radici nel "posto sbagliato", per così dire? Sarebbe come se noi umani spuntassimo gambe dalle nostre spalle.

In uno studio pubblicato questa settimana sulla rivista Scienza , Università Ebraica di Gerusalemme (HU) Il professor Idan Efroni e il suo team hanno scoperto il meccanismo nascosto che consente la creazione di radici aeree. Decomponendo lo stelo in singole cellule, il team ha identificato le cellule estremamente rare che, quando le condizioni sono mature, fanno crescere le radici nell'aria.

"Apparentemente, sembrano altre cellule vegetali, motivo per cui sono sfuggite al rilevamento per così tanto tempo", ha spiegato Efroni. "Abbiamo utilizzato nuove tecniche per schermare da vicino migliaia di cellule, una per una. Sapevamo che trovando le cellule in grado di creare radici, saremmo stati in grado di cercare l'"interruttore" che le accende".

Le piante producono radici da piccoli organi chiamati meristemi. Esaminando da vicino queste cellule uniche, la dott.ssa Naama Gil-Yarom, una ricercatrice associata al laboratorio HU, è stata in grado di coglierle nell'atto di creare un meristema e di identificare i geni attivi proprio nel punto di transizione. Un gene in particolare si è distinto e quando l'HU Ph.D. lo studente Moutasem Omary ha utilizzato CRISPR per eliminare questo gene, le piante hanno perso la capacità di creare radici aeree.

Quando Efroni e il suo team hanno studiato il genoma, hanno avuto una sorpresa. Proprio accanto al gene che controllava la produzione delle radici aeree c'era un gene molto simile. "Lo abbiamo riconosciuto immediatamente da studi precedenti come il gene che controlla la formazione delle radici sotterranee", ha condiviso Efroni, "Ricordo di aver pensato che ci siamo appena imbattuti nel fulcro centrale che controlla la formazione delle radici". Infatti, quando i ricercatori hanno disabilitato tutti questi geni, le piante non hanno potuto sviluppare alcuna radice.

Tracciando l'evoluzione di questi geni, il team ha scoperto che molte colture importanti, come patate dolci, fagioli, pomodori, riso, mais e grano, condividono questo doppio sistema di controllo delle radici. "La capacità di produrre radici aeree è altamente vantaggiosa alla pianta", ha spiegato Efroni. "Nel caso in cui le radici sotterranee siano allagate o danneggiate, la pianta può far crescere radici aeree e sopravvivere all'assalto", ha aggiunto. Le piante hanno sviluppato questa capacità all'inizio e non hanno mai dimenticato come farlo.

Tuttavia, ciò che è utile in natura può effettivamente essere uno svantaggio in agricoltura. Molte piante vengono innestate, il che significa che hanno l'apparato radicale di una pianta e il sistema fuori terra di un'altra. Ciò consente agli agricoltori di coltivare piante resistenti alle malattie del suolo. Tuttavia, se la parte superiore dell'innesto fa crescere una radice aerea, bypasserà la resistenza del suolo e renderà inutile tutto lo sforzo dell'innesto. Tuttavia, grazie alla scoperta di Efroni e del suo team, sappiamo quali geni prendere di mira e possiamo creare piante senza radici aeree, rendendo la pratica dell'innesto molto più efficace.

Guardando al futuro, il gruppo prevede di modificare il codice DNA nel cluster di controllo delle radici per creare sistemi di radici sopra e sottoterra personalizzati. Come ha concluso Efroni, "qui in Israele, per sfruttare al meglio la terra che abbiamo, dobbiamo ottimizzare il modo in cui le nostre colture alimentari crescono e utilizzano le risorse. Farlo è un compito arduo e complesso, ma, passo dopo passo , ci stiamo arrivando".