In futuro le piante potranno dire agli agricoltori quando hanno sete. Ed essere avvisate se sta per arrivare la siccità

Immaginate un prossimo futuro in cui le piante potranno “comunicare” agli agricoltori quando hanno sete. O, al contrario, gli stessi agricoltori potranno comunicare alle piante un’imminente siccità, in modo che quest’ultime possano cominciare a risparmiare acqua. Un nuovo studio, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, ha risolto un enigma secolare su come le piante segnalino internamente lo stress. Dalla comprensione del funzionamento dei sistemi di comunicazione delle piante, si potrebbe iniziare a sfruttare questi segnali per creare piante in grado di comunicare con le persone e tra loro, e programmate per rispondere a specifici fattori di stress.

I ricercatori della Cornell University sono riusciti a svelare un mistero vecchio di un secolo su come le piante segnalano internamente lo stress. Questa scoperta offre nuove possibilità per lo sviluppo di piante che non solo “parlano” con le persone, ma rispondono anche a specifici segnali ambientali.

Il meccanismo di difesa

La soluzione sta nella pressione negativa che esiste all’interno del sistema vascolare di una pianta, necessaria per trattenere l’acqua all’interno di steli, radici e foglie. Gli eventi che causano determinati stress, alterano l’equilibrio della pressione all’interno della pianta, che a sua volta innesca un movimento nel fluido vegetale che può trasportare segnali meccanici e chimici, ripristinando l’equilibrio. Oltre a trasportare sostanze chimiche, i cambiamenti di pressione potrebbero anche aprire canali meccanosensibili in prossimità del sistema vascolare della pianta. Quando questi canali si aprono, rilasciano ioni come il calcio. Un’ondata di calcio, nota come flusso di calcio, potrebbe innescare l’attivazione dei geni difensivi. Quando una pianta subisce una ferita, ad esempio quando un bruco morde una foglia, si verifica una variazione di pressione che può provocare risposte concatenate a valle.

Le applicazioni future

A questo proposito, facendo interagire la biologia molecolare, la biofisica, la progettazione ingegneristica e l’integrazione con le conoscenze agronomiche si possono fare delle applicazioni future attraverso lo sviluppo di piante reporter che manifestino visivamente lo stress che stanno vivendo in quel momento. Sono piante che per effetto di alcuni pigmenti cambiano colore o piante fluorescenti che si illuminano quando hanno bisogno di acqua. L’obiettivo finale è una comunicazione bidirezionale, in modo che una pianta reporter non solo possa comunicare di aver bisogno di acqua, ma anche un agricoltore possa informare una pianta che potrebbe rimanere a secco per molti giorni e che dovrebbe usare l’acqua in modo più efficiente.

Il professor Attilio Scienza è il coordinatore scientifico del Corso di Alta formazione
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