Meccanismi di rilevamento:
1. Bassi livelli di ossigeno :Le radici rilevano il calo della concentrazione di ossigeno nel suolo, che è un segnale primario dello stress da inondazione. Questa percezione è mediata da proteine e recettori specializzati presenti nelle cellule radicali.
2. Produzione di etilene :L'allagamento innesca un rapido aumento della produzione dell'ormone gassoso etilene nelle radici. L'etilene agisce come una molecola segnale che avvia e coordina vari processi di risposta alle inondazioni.
3. Specie reattive dell'ossigeno (ROS) :L'allagamento porta anche alla generazione di ROS, come perossido di idrogeno e superossido, nelle radici. Questi ROS sono coinvolti nelle vie di segnalazione che regolano le risposte indotte dalle inondazioni.
4. Cambiamenti nell'anatomia della radice :Le radici possono mostrare adattamenti anatomici, come la formazione di radici avventizie, aerenchima (tessuti pieni d'aria) e lenticelle, per facilitare il trasporto di ossigeno e lo scambio di gas in condizioni di allagamento.
Risposte fisiologiche e biochimiche:
1. Aggiustamenti metabolici :Le radici possono passare al metabolismo anaerobico per sopravvivere in condizioni di basso ossigeno. Aumentano la produzione di enzimi coinvolti nei processi di fermentazione, come l'alcol deidrogenasi e la lattato deidrogenasi, per generare energia senza l'utilizzo di ossigeno.
2. Difesa antiossidante migliorata :Per contrastare gli effetti dannosi dei ROS prodotti in condizioni di stress da inondazione, le radici migliorano la produzione di enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi (SOD), la catalasi (CAT) e l'ascorbato perossidasi (APX). Questi enzimi eliminano e disintossicano i ROS, proteggendo i componenti cellulari dai danni.
3. Maggiore assorbimento dei nutrienti :Le radici possono mostrare un maggiore assorbimento di alcuni nutrienti, in particolare ferro e manganese, che diventano più solubili e disponibili in condizioni di allagamento. Questo adattamento aiuta a mantenere l’omeostasi cellulare e supporta i processi metabolici.
4. Cambiamenti dell'espressione genica :L'inondazione induce cambiamenti nei profili di espressione genica nelle radici, portando all'attivazione di geni che rispondono all'inondazione. Questi geni codificano per proteine coinvolte nella percezione dell’ossigeno, nella risposta allo stress, nella regolazione metabolica e negli adattamenti anatomici delle radici.
5. Inibizione della crescita :Inondazioni prolungate possono inibire la crescita e lo sviluppo delle radici. La mancanza di ossigeno e di vincoli energetici limita la divisione e l’espansione cellulare, con conseguente crescita stentata delle radici.
Risposte di sviluppo:
1. Formazione delle radici avventizie :In risposta alle inondazioni, le piante possono produrre radici avventizie da steli o radici esistenti. Queste radici avventizie emergono sopra il terreno impregnato d'acqua, consentendo alla pianta di accedere all'ossigeno dall'atmosfera.
2. Allungamento del tiro :Alcune piante rispondono alle inondazioni promuovendo l'allungamento dei germogli, che aiuta a elevare le foglie e le strutture riproduttive al di sopra del livello dell'acqua, migliorando lo scambio di gas e riducendo la sommersione dei tessuti.
3. Senescenza fogliare :In condizioni di gravi inondazioni, le piante possono avviare la senescenza prematura delle foglie più vecchie per ridurre la perdita di acqua e conservare le risorse concentrandosi sulla sopravvivenza dei tessuti più giovani.
Le risposte delle radici delle piante alle inondazioni del suolo sono complesse e coinvolgono una combinazione di meccanismi di rilevamento, adattamenti fisiologici e biochimici e cambiamenti di sviluppo. Queste risposte consentono alle piante di tollerare o adattarsi allo stress dovuto alle inondazioni e di aumentare le loro possibilità di sopravvivenza in ambienti difficili e impregnati d’acqua.
