Una pianta di mais sa come trovare acqua nel suolo con le punte stesse delle sue radici, ma alcune varietà, tra cui molte usate per l’allevamento di mais ad alto rendimento negli Stati Uniti, sembrano aver perso una parte di tale abilità, secondo uno Stanford- Studio a LED. Con i cambiamenti climatici che aumentano la siccità, i risultati hanno il potenziale per lo sviluppo di varietà di mais più resilienti.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Scienzascopre i meccanismi genetici dietro la radice “idropatterning” o come le radici delle piante si ramificano verso l’acqua ed evitano spazi secchi nel suolo. In particolare, i ricercatori hanno scoperto che l’etilene, un ormone vegetale noto per aiutare le banane a maturare, influenza anche il modo in cui le radici crescono per cercare acqua.
“Le piante sono sofisticate nel modo in cui” vedono “dove si trova l’acqua nel suolo e i geni che sono responsabili di ciò svolgono un ruolo importante nell’aiutare la pianta a creare un sistema radicale ottimizzato per un efficiente assorbimento d’acqua”, ha affermato José Dinneny , l’autore senior dello studio e professore di biologia nella School of Humanities and Sciences di Stanford.
In sostanza, le piante usano l’etilene gassoso prodotto dalle loro radici per percepire dove si trovano gli spazi aerei nel terreno, ha detto Dinneny. Quindi, regolano la ramificazione delle radici a valle di quell’ormone.
Radici in cerca di acqua
Mentre il laboratorio di Dinneny aveva precedentemente rivelato la sensibilità fine che le radici di mais hanno per rilevare l’acqua, per quanto bene si trovava una pianta dipende pesantemente dalla varietà specifica di mais.
Per questo studio, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo modo semplificato per studiare la sensibilità idrica nelle radici, consentendo di analizzare le risposte di 250 varietà di mais che riflettono il pool genetico presente nell’allevamento di mais moderni. Hanno scoperto che le varietà di mais adattate per crescere in aree tropicali o subtropicali come il Messico erano molto brave a fare nuovi rami di radici verso l’acqua ed evitare le aree asciutte. Al contrario, le varietà si sono adattate alle regioni temperate del Nord America hanno spesso cresciuto radici in molte direzioni senza distinguere tra aree secche e umide nel terreno. Questo lavoro è stato reso possibile attraverso una collaborazione internazionale di diversi gruppi di ricerca che contribuiscono alla competenza quantitativa, all’evoluzione e allo sviluppo delle radici.
Lo sviluppo del mais moderno coltivato negli Stati Uniti, un importante raccolto spesso coltivato su terreni agricoli altamente fertili, potrebbe aver indebolito la risposta alla radice in cerca di acqua delle piante, hanno detto i ricercatori. Hanno anche notato che i confronti con gli studi sul campo hanno dimostrato che l’idropatterning più forte era collegato a una maggiore profondità delle radici.
“È interessante notare che le piante che sono più brave a rilevare dove si trova anche l’acqua stanno realizzando sistemi radicali più profondi”, ha dichiarato l’autore principale Johannes Scharwies, uno studioso post -dottorato nel laboratorio di Dinneny. “Un’ipotesi potrebbe essere che se la pianta non perde tempo a far crescere i rami delle radici in luoghi in cui non trova acqua e nutrienti, allora ha più energia per crescere più in profondità dove l’acqua è più probabile.”
Mirare alla resilienza della siccità
I ricercatori hanno scoperto attraverso le analisi genetiche che due ormoni vegetali, auxina ed etilene, svolgono un ruolo nel modo in cui le radici di mais rispondono all’acqua. Mentre l’auxina era già noto per aiutare a controllare questo processo, il coinvolgimento di Etilene è stato una nuova scoperta. In esperimenti con Thale Cress (Arabidopsis thaliana) – Una pianta modello spesso utilizzata nella ricerca – i ricercatori hanno scoperto che le vie di segnalazione genetica dei due ormoni si completano a vicenda: la segnalazione delle auxine promuove lo sviluppo del ramo della radice verso l’acqua, mentre l’etilene sopprime la ramificazione quando la radice è esposta all’aria.
Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio l’interazione di questi percorsi genetici prima che le varietà di mais possano essere sviluppate con più sistemi di radici resistenti alla siccità, ma i risultati sottolineano l’importanza di studiare queste risposte localizzate a punte di radici, ha affermato Scharwies.
“Ogni punta alla radice agisce come un sensore nel terreno. Ferano l’acqua e i nutrienti e il controllo in quale direzione dovrebbero essere coltivati nuovi rami di radice”, ha detto. “Dobbiamo dedicare più tempo a guardare queste risposte alla radice molto locali per capire cosa fa l’intera pianta, e quindi possiamo usarlo per sviluppare piante più resistenti contro la siccità”.
Ulteriori coautori dello studio includono il tecnico delle scienze della vita Taylor Clarke, il direttore di laboratorio Andrea Dinneny e lo studioso post-dottorato Héctor Torres-Martínez di Stanford e i ricercatori dell’Istituto medico di Howard Hughes, Iowa State University, Norwegian University of Life Sciences, University University, University, University di Oslo in Norvegia, Università di Nottingham nel Regno Unito e Università della Carolina del Nord, Chapel Hill.
Questa ricerca ha ricevuto supporto dal Howard Hughes Medical Institute; Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti; National Science Foundation; Consiglio per la ricerca di ricerca, biotecnologia e scienze biologiche di UKRI Frontiers Research, Biotechnology; European Research Council, Horizon Europe; e il progetto Evotree.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
