Quando in primavera iniziano a comparire le foglie, nascoste ai nostri occhi, nel terreno, si sviluppano le radici che sono impegnate ad estrarre i nutrienti e l’acqua necessari alla loro crescita. Ma le piante come controllano la crescita delle radici?
Con uno studio condotto sulla consueta Arabidopsis thaliana, un team di scienziati del Max Planck Institute for Plant Breeding Research di Colonia sono riusciti a fare un po’ di luce su questo fenomeno. Al progetto oltre a Shanda Liu e Miltos Tsiantis e ad altri colleghi del centro di Colonia, hanno partecipato l’informatico Richard Smith ora al John Innes Center di Norwich, nel Regno Unito, Raffaele dello Ioio professore associato in genetica e biologia molecolare della Sapienza di Roma e altri scienziati della vicina Università HHU di Düsseldorf.
Liu ha dichiarato: “Sappiamo molto sui geni che controllano lo sviluppo delle radici, tuttavia sappiamo poco su come le diverse cellule della punta delle radici crescono per dare la forma della radice finale e su come le radici smettono di crescere”.
La scoperta decisiva è stata l’individuazione del ruolo chiave di un ormone vegetale, chiamato citochinina: impedisce la crescita delle cellule radicali e man mano che le cellule radicali smettono di crescere, le loro pareti cellulari diventano sempre più rigide. Tsiantis ha commentato: “Il nostro studio mostra che la citochinina è alla base dell’arresto della crescita delle radici e che questo arresto comporta l’irrigidimento della parete cellulare. E a rendere le cellule vegetali più rigide è un meccanismo attraverso il quale i geni e gli ormoni alla fine agiscono per fermare la crescita delle piante.”
Gli scienziati sono riusciti ad arrivare a queste conclusioni acquisendo immagini al microscopio di cellule radicali in crescita e in maturazione nelle radici viventi di Arabidopsis e sfruttando dispositivi di microfluidica sviluppati da Guido Grossmann dell’HHU, un coautore dello studio. Le immagini mostrano dove e quando le cellule della radice crescono, smettono di crescere e maturano.
È stato anche rilevato che nelle piante con livelli più bassi di segnalazione delle citochinine le cellule radicali impiegano più tempo prima di smettere di crescere e, grazie alla modellazione computazionale, è emerso che le cellule nella zona di allungamento, che stanno cessando di crescere, hanno pareti cellulari più rigide.
Tsiantis, “Gli approcci di microscopia che utilizziamo qui potrebbero anche essere usati per studiare come altri geni o ormoni influenzano la crescita cellulare lungo la radice, per regolarne lo sviluppo. E per determinare se influenzano anche la rigidità della parete cellulare. La citochinina agisce anche nelle parti fuori terra di una pianta, come le foglie. Quindi, sarebbe interessante sapere se regola la crescita delle foglie in un modo simile a quello delle radici.”‘
Tsiantis ha anche aggiunto, “Potrebbe essere possibile armeggiare con la crescita delle radici per migliorare le colture in diversi ambienti. Ad esempio, le piante riproduttive in cui la parete cellulare rimane più morbida più a lungo possono portare a radici più lunghe che possono accedere a strati più profondi del suolo per l’acqua, il che potrebbe essere importante in condizioni di riscaldamento globale.”
Lo studio “Cytokinin promotes growth cessation in the Arabidopsis root” è stato pubblicato su Current Biology ed è stato realizzato da un pool di scienziati: Shanda Liu, Sören Strauss, Milad Adibi, Gabriella Mosca, Saiko Yoshida, Raffaele Dello Ioio, Adam Runions, Tonni Grube Andersen, Guido Grossmann, Peter Huijser, Richard S. Smith, and Miltos Tsiantis.
Le immagini sono del Max Planck Institute for Plant Breeding Research di Colonia.
