Le piante orientano i loro organi in risposta al vettore di gravità, con le radici che crescono verso la gravità e i germogli che crescono nella direzione opposta. Il movimento degli statoliti che rispondono all’inclinazione rispetto al vettore di gravità viene impiegato per il rilevamento della gravità sia nelle piante che negli animali. Tuttavia, nelle piante, lo statolite assume la forma di un organello ad alta densità, noto come amiloplasto, che si deposita verso la gravità all’interno della cellula di rilevamento della gravità. Nonostante l’importanza di questo meccanismo di rilevamento della gravità, l’esatto processo dietro di esso è sfuggito agli scienziati per oltre un secolo. Uno studio rivoluzionario condotto dal professor Miyo Terao Morita presso il National Institute for Basic Biology (NIBB) in Giappone ha rivelato che la traslocazione delle proteine di segnalazione dagli amiloplasti alla membrana plasmatica è la chiave per decifrare questo enigmatico meccanismo. La ricerca, intitolata “La polarità cellulare legata al rilevamento della gravità è generata dalla traslocazione LZY dagli statoliti alla membrana plasmatica”, è ora disponibile online in Scienza prima della stampa.
Per anni, i ricercatori hanno speculato sul meccanismo di rilevamento della gravità, con ipotesi come il modello di rilevamento della forza e l’ipotesi di rilevamento della posizione. Tuttavia, le prove definitive per ciascuno sono rimaste sfuggenti, fino ad ora. Nel loro lavoro precedente, il team ha scoperto che le proteine LAZY1-LIKE (LZY) di Arabidopsis svolgono un ruolo cruciale nella trasduzione del segnale gravitazionale, con localizzazione polare sulla membrana plasmatica dalla parte della gravità. Tuttavia, l’esatto meccanismo che stabilisce questa straordinaria localizzazione è rimasto sconosciuto.
Attraverso sofisticate tecniche di imaging di cellule vive, tra cui la microscopia verticale e le pinzette ottiche, il team di ricerca ha compiuto un importante passo avanti. Hanno scoperto che gli LZY non si localizzano solo sulla membrana plasmatica vicino agli amiloplasti, ma anche sugli stessi amiloplasti. “La localizzazione della membrana plasmatica degli LZY ci ha sorpreso, poiché è generata dalla stretta vicinanza degli amiloplasti alla membrana”, ha spiegato Takeshi Nishimura, Assistant Professor presso NIBB e primo autore dello studio.
“Abbiamo dimostrato che la localizzazione sia sulla membrana plasmatica che sugli amiloplasti è necessaria per la segnalazione gravitazionale nelle radici, indicando il suo ruolo fondamentale in questo processo”, ha aggiunto Hiromasa Shikata, Assistant Professor presso NIBB e co-primo autore.
Il professor Miyo Terao Morita ha inoltre sottolineato che “gli LZY agiscono come molecole segnale, trasmettendo informazioni sulla posizione dagli amiloplasti alla membrana plasmatica, dove avviene la regolazione del trasporto di auxina”. Questa rivelazione fornisce un supporto convincente per “l’ipotesi del sensore di posizione”, spiegando il rilevamento della gravità nelle piante attraverso la vicinanza o il contatto tra gli statoliti e la membrana plasmatica.
LAZY1 è stato originariamente identificato come il gene responsabile del mutante del gravitropismo del riso. Le sue controparti sono conservate in varie piante terrestri, individuando il loro significato fondamentale. Il caratteristico fenotipo “pigro”, caratterizzato dalla diffusione laterale di rami e radici, si è manifestato in mutanti di questi geni in varie specie di piante, comprese le colture. Ulteriori studi su LZY potrebbero avere un impatto sulla tecnologia per il controllo dell’architettura e della produzione degli impianti.
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