Le piante sono spesso definite come i polmoni verdi del nostro pianeta eppure per produrre nuove foglie e fiori hanno bisogno di poco ossigeno. La scoperta arriva da uno studio internazionale appena pubblicato su Nature e condotto dai ricercatori dell’Università di Pisa, Acquisgrana, Copenhagen, Heidelberg e della Scuola Superiore Sant’Anna.
“L’identificazione di questa capacità delle piante – spiega Francesco Licausi, professore associato di fisiologia vegetale all’Università di Pisa e coordinatore della ricerca – può avere molteplici applicazioni, fra cui ad esempio la selezione di specie capaci di resistere a stress ambientali che riducono l’ossigeno, come le alte temperature o le inondazioni, ma anche per scenari più avveniristici come le coltivazioni nello spazio, dove le condizioni di microgravità riducono appunto il trasporto di ossigeno”.
Fotografia della misurazione mediante sonda microscopica dei livelli di ossigeno all’interno del meristema della pianta di pomodoro (Solanum lycopersicum) (autore Daan Weits) e sua rappresentazione grafica (autrice Agnieszka Bochyńska)
Armati di una combinazione di sensori microscopici, di tipo elettronico e biotecnologico, i ricercatori sono arrivati a individuare questo meccanismo nelle piante misurando i livelli di ossigeno in una regione di circa poche centinaia di cellule, definita ‘meristema del germoglio’. In questo modo, hanno potuto osservare che i livelli di ossigeno calano drasticamente proprio nei tessuti responsabili della produzione di nuove foglie e fiori dove agisce una proteina sensibile all’ossigeno, chiamata ZPR2.
Questa scoperta segue quelle fatte negli anni passati dalla stessa squadra di ricercatori e rappresenta un notevole passo avanti nella comprensione di come la produzione di nuovi organi sia legata a parametri ambientali, influendo quindi su crescita e produttività.
Micrografia confocale del meristema dell’infiorescenza di arabidopsis, la pianta utilizzata come modello di studio. Le pareti cellulari sono colorate in blu, i giovani abbozzi fiorali sono marcati con una proteina fluorescente verde mentre il centro di produzione delle cellule staminali è distinto da fluorescenza rossa. (autore Daan Weits)
“Il mantenimento di condizioni ipossiche per mantenere pluripotenza non è specifico delle piante: numerosi tipi di cellule staminali, incluse quelle umane, condividono infatti questo requisito – conclude Daan A. Weits, ricercatore olandese al PlantLab della Scuola Sant'Anna e primo firmatario della ricerca – Questa similarità è stupefacente, considerando quanto piante e animali sono distanti da un punto di vista evolutivo, sebbene entrambi rappresentino i vertici evolutivi della vita multicellulare sul nostro pianeta”.
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Pubblicazione:
Daan A. Weits, Alicja B. Kunkowska, Nicholas C. W. Kamps, Katharina M.S. Portz, Niko K. Packbier, Zoe Nemec-Venza, Christophe Gaillochet, Jan U. Lohmann, Ole Pedersen, Joost T. van Dongen, Francesco Licausi
An apical hypoxic niche sets the pace of shoot meristem activity
Nature, 15 May, DOI: 10.1038/s41586-019-1203-6