Il fiore di arbusto primaverile ha proprietà che lo fanno agire come una pianta comune negli esperimenti. Credito:Shutterstock, NTB
Tutte le forme di vita devono adattarsi all'ambiente in cui vivono. Un clima caldo può portare a siccità più frequenti. Questo può influenzare la diversità biologica della Terra.
Il clima ha un impatto anche sull'agricoltura e su tutte le piante da cui dipendiamo per il cibo.
Sapere di più su come le piante si adattano alla siccità è quindi importante per l'agricoltura e per il resto di noi. I ricercatori sono sul caso presso NTNU e altre istituzioni. I risultati possono aiutarci a coltivare piante in grado di resistere meglio alla siccità.
Due fattori influenzano l'adattamento
"Due fattori chiave influenzano la capacità delle piante di resistere allo stress da siccità", afferma Thorsten Hamann, professore presso il Dipartimento di Biologia dell'NTNU.
Le pareti cellulari rigide che circondano le cellule vegetali forniscono loro supporto strutturale e riducono la perdita d'acqua quando le piante sono esposte alla siccità. Il secondo fattore è l'acido abscissico, un ormone che regola l'adattamento alla siccità in tutte le piante terrestri.
"Sebbene le pareti cellulari delle piante e l'acido abscissico siano essenziali per la vita delle piante, sappiamo molto poco sui processi che attivano la produzione di acido abscissico e regolano la rigidità della parete cellulare", afferma Hamann.
Ma il pianeta sembra cambiare ed è importante anticipare la curva delle temperature in aumento.
Tecnologia emergente applicata
Hamann è attualmente in residenza di ricerca presso l'UCLA in California. Il suo gruppo di ricerca ha esaminato due piante modello, il crescione (Arabidopsis thaliana) e il pisello comune (Pisum sativum).
Le piante modello sono specie vegetali che per vari motivi sono comunemente utilizzate negli esperimenti e possono quindi produrre risultati comparabili tra diversi progetti di ricerca. Un altro motivo importante per il loro utilizzo è che le cellule delle piante modello attraversano un ciclo di vita completo in sole nove settimane, consentendo una rapida inversione di tendenza per completare gli esperimenti con loro.
L'illustrazione mostra come le piante si adattano alla siccità. L'ormone THE1 aiuta a mantenere intatte le pareti cellulari. La siccità può danneggiare le pareti e il gruppo di ricerca ha scoperto che THE1 regola i vari meccanismi di difesa innescati dalla siccità. I ricercatori sono stati in grado di manipolare questi meccanismi, identificare piante esistenti naturalmente in cui il meccanismo di regolamentazione è particolarmente attivo e creare nuove varietà di colture in grado di far fronte meglio ai cambiamenti. Credito:NTNU
I ricercatori hanno adattato la spettroscopia di Brillouin per i loro esperimenti, una tecnica di microscopia comunemente usata nella tecnologia dei materiali, ma che sono stati in grado di adattare al loro scopo.
"Abbiamo utilizzato questa tecnica per studiare le minuscole fluttuazioni all'interno delle cellule vegetali che influenzano la rigidità della parete cellulare e i processi che la regolano", afferma Hamann.
Il gruppo di ricerca è anche giunto a risultati abbastanza sorprendenti da essere stati pubblicati negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS ) Giornale.
Potrebbe essere una buona notizia per l'agricoltura
"Abbiamo identificato un componente molecolare, necessario per modulare non solo la rigidità della parete cellulare, ma anche la produzione di acido abscissico", afferma Hamann.
Questo componente molecolare è chiamato THE1 o Theseus1. In origine è stato trovato nel crescione, una delle specie che il gruppo di ricerca ha studiato anche questa volta.
Sono arrivati a risultati ancora più interessanti combinando diversi risultati di studi sulla biologia cellulare e sui processi chimici alla base del metabolismo delle piante.
"Abbiamo scoperto che le pareti cellulari intatte sono assolutamente necessarie per produrre acido abscissico nelle piante che abbiamo esaminato", afferma Hamann.
Senza intere pareti cellulari, la capacità di adattamento delle piante non funziona. Questo è importante da sapere.
"Questi risultati forniscono nuove intuizioni meccanicistiche sui processi responsabili dell'adattamento delle piante a un ambiente in evoluzione e alla siccità", afferma Hamann.
Potrebbero anche essere una buona notizia per l'agricoltura se possono aiutarci a coltivare piante in grado di resistere meglio alla siccità.
Aumentare le nostre conoscenze "ci consente di migliorare meglio i raccolti utilizzando approcci basati sulla conoscenza", afferma Hamann.
