Un team di ricercatori del Kunming Institute of Botany in China e del Max Planck Institute for Chemical Ecology di Jena sta studiando le piante rampicanti parassite del genere Cuscuta Australis. È una specie che cresce rapidamente sfruttando le piante ospiti tramite l’impiego di un organo chiamato haustoria: questo funziona in qualche modo come le radici, si infiltra negli steli delle piante e ne estrae acqua e sostanze nutritive. Queste piante fondono i loro sistemi vascolari con quelli delle piante ospiti, collegandoli alla loro rete.
Nel 2017 i ricercatori avevano scoperto che queste piante non solo esauriscono i nutrienti dalle piante ospiti, ma trasmettono anche informazioni importanti alle piante vicine quando le piante ospiti sono attaccate dagli insetti e la comunicazione avviene tramiti segnali volatili e reti micorriziche sotterranee.
Per arrivare a questa evidenza i ricercatori nei loro esperimenti avevano utilizzato piante di soia e per indurre reazioni di difesa avevano impiegato lo Spodoptera litura, il cosiddetto lombrico del tabacco, un parassita agricolo molto diffuso.
Analizzando il trascrittoma ̶ tutti i geni attivi nelle foglie delle piante connesse con la pianta parassita – e utilizzando il sequenziamento dell’RNA ̶ gli scienziati volevano verificare se le piante attaccate dagli insetti stavano trasferendo messaggi di difesa alle piante vicine proprio attraverso la pianta parassita. “Il trasferimento del segnale è risultato evidente nei principali cambiamenti che abbiamo riscontrato nei trascrittomi delle foglie attaccate, nonché delle foglie non attaccate della stessa pianta e – cosa più importante – delle piante vicine”, aveva spiegato uno degli autori dello studio Christian Hettenhausen, dell’Istituto Max Planck di Jena. “L’acido jasmonico, l’ormone vegetale, gioca un ruolo particolarmente importante nella segnalazione sistemica mediata da questa pianta parassita. Dopo l’attacco degli insetti erbivori, i segnali di difesa si sono spostati rapidamente da una pianta all’altra attraverso la rete delle piante parassite anche su grandi distanze “, ha spiegato Jianqiang Wu, l’altro ricercatore coinvolto nel progetto. Sono stati persino scambiati segnali di allarme tra diverse specie di piante.
Un altro ricercatore del team, Ian Baldwin, aveva commentato “Le interazioni ecologiche in natura sono estremamente complesse. Un parassita ruba preziose sostanze nutritive al suo ospite, ma allo stesso tempo funge da collegamento importante per avvertire i vicini. Quanto questo avvertimento, dopotutto, sia altruistico, non possiamo affermarlo, richiede altri studi”.
Ora, invece, il team sta studiando come la Cuscuta Australis controlla la formazione dei fiori e ha riscontrato che il parassita senza radici e senza foglie origlia i segnali di fioritura delle sue piante ospiti per attivare il proprio meccanismo di fioritura. Sincronizzando la fioritura con la rispettiva pianta ospite, il parassita si assicura che possa crescere sul suo ospite abbastanza a lungo da produrre la quantità ottimale di semi.
“Il tempo di fioritura è controllato dalle foglie, poiché le foglie possono percepire i segnali ambientali e sintetizzare il segnale di fioritura, una proteina chiamata FLOWERING LOCUS T (FT), che viaggia attraverso il sistema vascolare della pianta. Ci siamo quindi chiesti come mai un parassita senza foglie come la Cuscuta Australis controlla i tempi della sua fioritura “, ha affermato il ricercatore Jianqiang Wu.
Basandosi sul fatto che le proteine FT sono segnali mobili, i ricercatori hanno ipotizzato che la pianta parassita intercetta i segnali di fioritura prodotti dalle foglie del suo ospite e li utilizza per produrre i propri fiori. Per dimostrare questa ipotesi i ricercatori hanno utilizzato piante ospiti geneticamente modificate in cui l’espressione dei geni FT era stata alterata, e questo ha effettivamente influenzato il tempo di fioritura del parassita. Hanno anche accoppiato la proteina FT a una proteina fluorescente verde (GFP) come “tag” e hanno rilevato il segnale di promozione del fiore della pianta ospite nel parassita: la proteina FT etichettata era migrata dall’ospite al parassita.
Per questo parassita dunque la migliore strategia è quella di sincronizzare la sua fioritura con quella del suo ospite. Se la pianta parassita fiorisce molto più tardi del suo ospite potrebbe non essere in grado di produrre semi, poiché i nutrienti nell’ospite vengono rapidamente drenati dai tessuti riproduttivi e l’ospite potrebbe anche morire rapidamente prima che il parassita possa iniziare a produrre semi. Ma se la pianta parassita fiorisce troppo presto, è probabile che la sua crescita finisca prematuramente e potrebbe produrre pochi semi, cosa che non succede quando il tempo di fioritura della pianta parassita è sincronizzato con quello dei loro ospiti.