Come reagiscono i geni delle piante quando l’ossigeno scarseggia? La risposta arriva dalla ricerca coordinato dall’Istituto di Scienze delle Piante della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, in collaborazione con il Laboratorio NEST della Scuola Normale di Pisa e l’Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria del Cnr di Pisa.
Lo studio, pubblicato su Science of Plants, ha analizzato il comportamento dei geni a livello di singola cellula. Questo nuovo approccio ha permesso di scoprire quali cellule riescono a percepire i cambiamenti nei livelli di ossigeno e, di conseguenza, modulano l’attività genica, influenzando lo sviluppo della pianta.
Come superare il rischio di ipossia nelle piante
Le piante non sempre vivono in ambienti ricchi di ossigeno: in alcune parti dei loro tessuti, come le radici sommerse o i tessuti più interni e densi, si crea in modo naturale una condizione di carenza di ossigeno (ipossia).
Il team di ricerca, coordinato dal ricercatore Paolo Maria Triozzi e dal professor Pierdomenico Perata, ha approcciato il problema da una prospettiva nuova, analizzando il comportamento non dei tessuti delle piante, ma dei geni a livello di singola cellula. Questo ha permesso quindi di scoprire quali geni riescono a percepire i cambiamenti nei livelli di ossigeno e, modulando l’attività della cellula, influenzano lo sviluppo della pianta.
“Grazie a questo studio, possiamo osservare come le piante reagiscono alle variazioni di ossigeno a livello di singola cellula, aprendo la strada all’identificazione di geni chiave che guidano la crescita in base alla disponibilità dell’ossigeno” spiega Paolo Maria Triozzi.
Colture più resistenti in ambienti ostili
Le prospettive di questa ricerca sono particolarmente rilevanti in un contesto di cambiamenti climatici sempre più estremi. Una maggiore comprensione dei meccanismi attraverso cui le piante percepiscono e affrontano lo stress da carenza di ossigeno potrebbe, in futuro, contribuire allo sviluppo di colture agricole più resistenti a condizioni ambientali difficili come allagamenti, suoli compatti o scarsa aerazione.
Lo studio è frutto della collaborazione con la ricercatrice Elena Loreti del Cnr, esperta nei meccanismi di risposta delle piante all’ipossia. Fondamentale, inoltre, il contributo del gruppo di ricerca del professor Francesco Cardarelli della Normale, che ha permesso di caratterizzare l’espressione genica nel meristema radicale attraverso tecniche avanzate di microscopia confocale.