Scienziati creano telecomando per le piante che apre e chiude stomi

I ricercatori sono riusciti a controllare l'apertura e la chiusura degli stomi delle piante sfruttando una particolare proteina sensibile alla luce (credito: Lehrstuhl fur Botanik, Università di Wurzburg)

Può essere considerato come una sorta di “telecomando” per le piante il metodo messo a punto da un team di scienziati per controllare gli stomi a distanza. Si tratta di uno studio i cui risultati potrebbero rivelarsi molto utili per comprendere alcune delle attività essenziali che le piante portano avanti tra cui i metodi che usano per conservare l’acqua e quelli che usano per sfruttare l’anidride carbonica.

Che cosa sono gli stomi

Gli stomi sono importanti strutture presenti in tutte le piante, perlopiù sulle foglie ma anche sui fiori o sui fusti, che permettono lo scambio di gas tra all’interno delle stesse piante e l’esterno. Queste strutture a forma di foro permettono, per esempio, l’assimilazione dell’anidride carbonica, importante per la fotosintesi, e la fuoriuscita di ossigeno nonché di vapore acqueo.
Sono importanti per evitare l’appassimento durante le fasi più secche in quanto con queste strutture possono regolare la fuoriuscita dell’acqua e quindi evitare di perderne troppa.
I movimenti di queste strutture sono regolati dalle “cellule di guardia”. Si tratta di due cellule che circondano il “foro” che, grazie alla loro pressione, aprono e chiudono il poro. Se la stessa pressione aumenta, le cellule si distanziano e quindi il foro si apre e viceversa.

Metodo per controllare gli stomi a distanza

Un team di ricercatori della ius-Maximilians-Universität (JMU) di Würzburg, Germania, ha ideato un metodo per controllare proprio questo movimento utilizzando degli impulsi di luce e dunque a distanza.
Hanno sperimentato questo metodo, classico dell’optogenetica, su piante di tabacco. Proprio l’utilizzo dell’optogenetica sulle cellule vegetali può essere considerato ancora agli albori dato che è una tecnica che è stata applicata e sfruttata, almeno fino ad ora, sostanzialmente solo sulle cellule animali.

Sfruttata una proteina sensibile alla luce

Nello specifico i ricercatori hanno sfruttato una proteina sensibile alla luce (il canale anionico ACR1) prelevata dall’alga Guillardia theta usandolo come una sorta di interruttore: quando arrivano impulsi luminosi, questa proteina fa uscire il cloruro e poi il potassio dalle cellule di guardia. Ciò fa sì che le cellule di guardia perdano la propria pressione interna, cosa che fa aprire il poro nel giro di 15 minuti.
“Esponendo l’ACR1 alla luce, abbiamo colmato la catena di segnalazione della cellula, dimostrando così l’ipotesi che l’apertura dei canali anionici sia essenziale e sufficiente per la chiusura stomatica”, spiega Rainer Hedrich, biofisico della JMU ed uno degli autori dello studio insieme ai ricercatori Shouguang Huang (il primo autore), Kai Konrad e Rob Roelfsema. Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.[1]
A cosa potrà servire questo “telecomando” per le piante? Secondo Hedrich potrebbe rivelarsi utilissimo per capire come le piante regolano il consumo dell’acqua, come fissano l’anidride carbonica e in generale come usano gli stomi.

Note e approfondimenti

  1. Optogenetic control of the guard cell membrane potential and stomatal movement by the light-gated anion channel GtACR1 | Science Advances (IA) (DOI: 10.1126/sciadv.abg4619)

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