I ricercatori scoprono come le piante sopravvivono senza luce solare o sesso

“Il mio obiettivo da lungo tempo è ripensare cosa significhi veramente essere una pianta”, afferma Kenji Suetsugu, botanico dell’Università di Kobe. E continua: “Per molti anni sono stato affascinato dalle piante che hanno abbandonato la fotosintesi e voglio scoprire i cambiamenti che si verificano nel processo”. Le specie Balanophora rappresentano un caso estremo perché non fotosintetizzano e traggono invece nutrienti dalle radici delle piante ospiti. Rimangono sottoterra per la maggior parte della loro vita e compaiono fuori dal suolo solo durante la stagione della fioritura, e alcune specie si riproducono solo con mezzi asessuati. “Tuttavia, anche se sono stati condotti studi individuali sui cambiamenti nei genomi delle piante, sulla loro ecologia e sulla loro riproduzione, non sappiamo come si relazionano tra loro”, spiega Suetsugu.

Collegamento tra evoluzione, plastidi ed ecologia in Balanophora

Per colmare questa lacuna, Suetsugu ha deciso di unificare tre aree di ricerca che non erano mai state esaminate insieme per Balanophora. Il suo scopo era chiarire le relazioni tra le specie, indagare come sono stati alterati i loro plastidi (una parte delle cellule di una pianta che nelle piante verdi funge da “pannello solare” della cellula) e determinare come le loro strategie riproduttive si adattano al loro contesto ecologico. Descrivendo la difficoltà del lavoro, afferma: “Queste piante sono rare, irregolari e spesso limitate a foreste ripide e umide. Ma anni di esperienza nello studio della Balanophora sia in laboratorio che sul campo, nonché rapporti di lunga data con naturalisti locali hanno reso possibile questo progetto”. Per espandere il progetto, ha collaborato con esperti dell’Okinawa Institute of Science and Technology specializzati in genomi altamente ridotti.

L’estrema riduzione dei plastidi suggerisce un cambiamento ancestrale condiviso

Lo studio, ora pubblicato sulla rivista Nuovo fitologoriferisce che tutti i membri del gruppo possiedono un genoma plastidico drasticamente ridotto (DNA non conservato nel nucleo della cellula vegetale ma direttamente nel plastide). Il team ha concluso che questa riduzione probabilmente si è verificata in un antenato comune prima che il lignaggio si dividesse in più specie. Suetsugu dice: “È emozionante vedere fino a che punto una pianta può ridurre il suo genoma plastide, che a prima vista sembra come se il plastide fosse sul punto di scomparire. Ma guardando più da vicino abbiamo scoperto che molte proteine ​​vengono ancora trasportate al plastide, dimostrando che anche se la pianta ha abbandonato la fotosintesi, il plastide è ancora una parte vitale del metabolismo della pianta.”

Evoluzione ripetuta della riproduzione asessuata in tutta la regione

I ricercatori hanno anche stabilito che la riproduzione asessuata probabilmente è emersa più volte all’interno del gruppo. Le loro scoperte suggeriscono che le piante potrebbero aver sviluppato presto la capacità di produrre semi senza fecondazione, il che le avrebbe aiutate a colonizzare la catena di isole che si estende dal Giappone continentale attraverso Okinawa fino a Taiwan. “Negli ultimi dieci anni ho studiato l’impollinazione delle Balanophora e la dispersione dei semi, dove i grilli dei cammelli e gli scarafaggi svolgono un ruolo inaspettato, ma ho anche notato che la produzione asessuata di semi spesso garantisce la riproduzione quando i compagni o gli impollinatori sono scarsi”, spiega Suetsugu. In alcune specie, questo approccio riproduttivo potrebbe essere diventato il modo principale di produrre prole.

Capire come persistono le piante parassite e non fotosintetiche

Per Suetsugu, il lavoro rappresenta un passo importante verso la comprensione di come le piante che non eseguono più la fotosintesi continuano a funzionare e a sopravvivere negli ambienti naturali. Suetsugu afferma: “Per qualcuno che ha trascorso molte ore osservando queste piante in foreste buie e umide, vedere la loro storia svolgersi a livello genomico è profondamente soddisfacente. Il mio prossimo obiettivo è collegare questi risultati con misurazioni biochimiche per scoprire cosa producono effettivamente i plastidi di Balanophora e come questi prodotti aiutano a sostenere la crescita delle piante parassite all’interno delle radici dei loro ospiti.”

Questa ricerca è stata finanziata dalla Japan Society for the Promotion of Science (sovvenzione 23K14256), dal Human Frontier Science Program (sovvenzione RGEC29/2024), dalla Japan Science and Technology Agency (sovvenzione JPMJPR21D6, JPMJFR2339) e dal National Science and Technology Council, Taiwan (sovvenzione 109-2311-B-845-001). È stato condotto in collaborazione con ricercatori dell’Okinawa Institute of Science and Technology e dell’Università di Taipei.