Una pianta acquatica svela i segreti della crescita vegetale
La scoperta iniziale
Una pianta acquatica poco conosciuta, l’Utricularia gibba, ha permesso di fare luce su come le piante prevengono la formazione di crepe dovute alle tensioni associate alla crescita. Questa scoperta è stata fatta dal Dr. Robert Kelly-Bellow e Karen Lee, membri del team del Professor Enrico Coen presso il John Innes Centre. Tutto è iniziato con l’osservazione di un mutante nano di questa pianta carnivora.
Il mutante nano e la sua colonna vertebrale ondulata
I fusti di questa pianta galleggiante sono pieni di spazi vuoti, il che significa che la colonna vascolare all’interno del fusto può piegarsi quando è sotto stress. Questo effetto non sarebbe evidente nella maggior parte delle piante, che hanno fusti solidi. I ricercatori hanno notato che in un mutante nano, la colonna centrale era ondulata invece che dritta. Hanno ipotizzato che questa colonna vertebrale instabile fosse causata da un conflitto interno, una discrepanza tra ciò che stava accadendo all’interno del fusto della pianta e l’epidermide o pelle. La modellazione computazionale del coautore Dr. Richard Kennaway ha dimostrato che questa idea poteva spiegare ciò che era stato osservato.
La scoperta del ruolo dell’ormone brassinosteroide
Il ruolo dell’ormone brassinosteroide
Ulteriori indagini hanno rivelato che il mutante nano di Utricularia gibba mancava di un ormone della crescita chiamato brassinosteroide. Hanno teorizzato che questo ormone normalmente permette alla pelle di allungarsi, dando una sorta di camicia di forza più tollerante e permettendo al fusto della pianta di allungarsi.
La prova sperimentale
Per testare questa idea, hanno utilizzato un mutante della pianta modello Arabidopsis che indebolisce la colla tra le cellule, per vedere se la riduzione del brassinosteroide avrebbe causato la formazione di grandi crepe nella pelle del fusto a causa delle tensioni. “È esattamente quello che abbiamo visto”, spiega il Professor Coen. “Normalmente un fusto di Arabidopsis con colla indebolita si creperà leggermente perché l’ormone è lì per allentare la camicia di forza. Ma quando l’ormone mancava, la pelle era completamente strappata e la pianta era quasi senza pelle”.
Il ruolo della colla tra le cellule
La modellazione computazionale del coautore Professor Richard Smith ha mostrato che l’ormone brassinosteroide probabilmente allentava la camicia di forza allentando le fibre nelle pareti cellulari epidermiche. “Le cellule vegetali sono bloccate insieme e sono costrette a comportarsi in modo coordinato solo dal loro pectina, la loro colla, che le lega. Quello che mostriamo in questo studio è che questa è una forza incredibilmente potente; la colla è così forte che basta cambiare la crescita in un solo strato e le altre cellule seguiranno”, spiega il Professor Coen.
Implicazioni e prospettive future
Implicazioni per l’agricoltura e la biologia dello sviluppo
Queste scoperte gettano luce sulle varietà nanizzanti di colture, come il grano e il riso, che sono alla base della Rivoluzione Verde dell’agricoltura, spiegando come i geni controllano la loro crescita e come potremmo migliorare la loro efficienza in futuro. Le loro scoperte si riferiscono anche a processi di sviluppo negli animali, come la formazione delle crepe nella pelle del coccodrillo e la formazione dell’intestino, dove si pensa che le interazioni meccaniche tra gli strati svolgano un ruolo.
Conclusioni
In conclusione, la scoperta del ruolo dell’ormone brassinosteroide e della “colla” tra le cellule nella crescita delle piante apre nuove prospettive per la ricerca futura, sia in agricoltura che in biologia dello sviluppo. Questo studio dimostra come un’osservazione curiosa possa portare a scoperte significative, svelando i segreti della natura.