Sostenibilità: studio, piante resistenti a climate change

Uno specifico meccanismo evolutivo del quale sono ora stati scoperti i dettagli permette ad alcune piante di resistere meglio a condizioni di forte calore e mancanza di acqua. E’ quanto emerge da uno studio guidato dal Salk Institute e dall’Università di Cambridge e pubblicato su Nature. La ricerca apre la porta al miglioramento della resilienza al cambiamento climatico di molte colture. Più di 3 miliardi di anni fa, su una Terra interamente ricoperta d’acqua, la fotosintesi si è evoluta per la prima volta in piccoli batteri antichi. Nei successivi milioni di anni, quei batteri si sono evoluti in piante, ottimizzandosi lungo il percorso per vari cambiamenti ambientali. Questa evoluzione è stata scandita circa 30 milioni di anni fa dall’emergere di un modo più nuovo e migliore per fotosintetizzare. Mentre piante come il riso continuavano a utilizzare una vecchia forma di fotosintesi nota come C3, altre come il mais e il sorgo hanno sviluppato una versione più nuova ed efficiente chiamata C4. Ci sono ora più di 8.000 specie diverse di piante C4, che crescono particolarmente bene in climi caldi e secchi e sono alcune delle specie di colture più produttive al mondo. Tuttavia, la stragrande maggioranza delle piante funziona ancora con la fotosintesi C3. Quindi, come sono nate le piante C4 e le piante C3 potrebbero mai ricevere un “aggiornamento” simile? “Chiedere cosa rende diverse le piante C3 e C4 non è importante solo dal punto di vista biologico di base, ovvero sapere perché qualcosa si è evoluto e come funziona a livello molecolare”, afferma il professor Joseph Ecker , autore senior dello studio e presidente del Salk International Council in Genetics “Rispondere a questa domanda è un enorme passo avanti verso la comprensione di come possiamo realizzare le colture più robuste e produttive possibili di fronte al cambiamento climatico e a una popolazione globale in crescita”. Per individuare come funzioni la fotosintesi C4 gli autori dello studio hanno impiegato la tecnologia all’avanguardia della genomica monocellulare per osservare la differenza tra riso C3 e sorgo C4. “Siamo rimasti sorpresi ed emozionati nello scoprire che la differenza tra le piante C3 e C4 non è la rimozione o l’aggiunta di geni specifici”, afferma Ecker. “Piuttosto, la differenza è a livello di regolamentazione, il che potrebbe semplificare per noi a lungo termine l’attivazione di una fotosintesi C4 più efficiente nelle colture C3”. Tutte le cellule di un organismo contengono gli stessi geni, ma quali geni vengono espressi in un dato momento è ciò che determina l’identità e la funzione di ogni cellula. Un modo in cui l’espressione genica può essere modificata è attraverso l’attività dei fattori di trascrizione. Queste proteine riconoscono e si legano a piccoli tratti di DNA vicino ai geni, chiamati elementi regolatori. Una volta in posizione presso l’elemento regolatore, un fattore di trascrizione può aiutare ad accendere o spegnere i geni vicini. Misurando l’espressione genica nelle piante di riso e sorgo, gli scienziati hanno scoperto che una famiglia di fattori di trascrizione comunemente nota come DOF era responsabile dell’attivazione dei geni per creare cellule della guaina del fascio in entrambe le specie. Tuttavia, nelle piante di sorgo C4, questo elemento regolatore non era solo associato ai geni di identità della guaina del fascio, ma stava anche attivando i geni della fotosintesi. Ciò suggeriva che le piante C4 avevano a un certo punto attaccato elementi regolatori ancestrali per i geni della guaina del fascio ai geni della fotosintesi, in modo che i DOF attivassero entrambi i set di geni contemporaneamente. Ciò spiegherebbe come le cellule della guaina del fascio nelle piante C4 abbiano acquisito la capacità di fotosintetizzare. Questi esperimenti hanno rivelato che sia le piante C3 che C4 contengono i geni e i fattori di trascrizione necessari per il processo di fotosintesi C4, una scoperta promettente per gli scienziati che sperano di spingere le piante C3 a utilizzare la fotosintesi C4. (AGI)