La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Plants, rivela come le radici della pianta modello Arabidopsis thaliana rispondono all'impedenza meccanica, come il terreno duro, alterando i loro modelli di crescita e avviando la produzione di proteine specializzate che le aiutano a penetrare nel terreno.
Utilizzando una combinazione di tecniche di imaging, analisi genetica e analisi biofisiche, i ricercatori hanno scoperto che quando le radici incontrano un terreno duro, passano dal loro modello di crescita normale e rettilineo a uno più tortuoso, consentendo loro di superare gli ostacoli nel terreno.
Inoltre, le radici producono proteine specializzate chiamate espansine, che aiutano ad abbattere le pareti cellulari e ad allentare il terreno, rendendo più facile la penetrazione delle radici.
"I nostri risultati forniscono una comprensione dettagliata dei meccanismi attraverso i quali le radici rispondono all'impedenza meccanica e offrono potenziali bersagli per la manipolazione genetica per migliorare la penetrazione delle radici e l'ancoraggio nelle colture", ha affermato il dottor Ryan de Jonge, ricercatore del PEB e co-primo autore. dello studio.
Il gruppo di ricerca, comprendente il dottor de Jonge, il professor Peter Ho, il dottor Christopher O'Leary e la dottoressa Anna Zourelidou, ha utilizzato un sistema di imaging rizotrone personalizzato per visualizzare la crescita e lo sviluppo delle radici in tempo reale.
Hanno osservato che quando le radici dell’Arabidopsis incontravano un terreno duro, inizialmente smettevano di crescere, ma poi riprendevano la crescita dopo pochi giorni, anche se a un ritmo più lento e con un modello di crescita diverso.
I ricercatori hanno anche scoperto che la produzione di espansine era indotta dall'impedenza meccanica del terreno duro e che queste proteine erano essenziali per la penetrazione delle radici.
"Questa scoperta ha il potenziale per trasformare l'agricoltura nelle regioni soggette a siccità, dove i terreni duri possono limitare gravemente i raccolti", ha affermato il professor Peter Ho, direttore del PEB e co-autore senior dello studio.
"Comprendendo i meccanismi attraverso i quali le radici penetrano nei terreni duri, possiamo ora sviluppare strategie per migliorare la crescita delle radici e l'ancoraggio nelle colture, il che potrebbe portare ad un aumento dei raccolti e ad una migliore sicurezza alimentare in queste regioni."
Il gruppo di ricerca sta ora lavorando all’identificazione dei principali regolatori genetici della penetrazione e dell’ancoraggio delle radici, con l’obiettivo di sviluppare nuove varietà di colture con sistemi radicali migliorati in grado di resistere meglio alla siccità e ad altri stress ambientali.
