Proteina impedisce alle piante longidiurne di fiorire con giornate troppo brevi

Il processo di fioritura delle piante è abbastanza complesso e si differenzia tra le piante che risentono del fotoperiodo e quelle che risultano ad esso indifferenti e la cui fioritura è quindi regolata da altri fattori ambientali, come ad esempio la vernalizzazione. Molti sono stati i progressi della fisiologia vegetale negli ultimi anni e una perfetta conoscenza dell'induzione fiorale risulterebbe accessibile solo a docenti e ricercatori, se in molte università straniere non vi fossero degli uffici di comunicazione specializzati nella diffusione della conoscenza scientifica ad un pubblico più vasto, costituito da ricercatori o semplici laureati di settore, che avvalendosi di tali forme comunicative, comunque specialistiche, riescono a mantenersi aggiornati sui temi oggetto della loro preparazione.

Leggere articoli di ricerca sull'induzione fotoperiodica della fioritura, nell'epoca della genomica e della proteomica è infatti come leggere un romanzo con molti protagonisti, ma la cui trama è inevitabilmente collegata ad altri best-sellers della stessa serie. La presenza di una pioggia di nomi e sigle relativi a proteine, e geni che le codificano, ostacolano inevitabilmente la comprensione delle ricerche più recenti, ponendo quindi in luce l'importate attività di comunicazione e mediazione svolta dai divulgatori di università e centri di ricerca, che aiutano il trasferimento delle nuove conoscenze ai big-media.

Nel caso di seguito riportato una ricerca dell'università di Ginevra, a cavallo tra la fisiologia vegetale e le applicazioni biotecnologiche, ha aiutato a meglio comprendere alcuni aspetti dell'induzione fiorale in piante fotoperiodiche. Ricerche precedenti presenti in rete, come anche tante pagine divulgative ci informano circa il fatto che attualmente è noto che esistono varie forme di induzione fiorale.

Nelle piante longidiurne, come la pianta test Arabidopsis thaliana, l'induzione fiorale è mediata dalla proteina FT (sintetizzata dal gene FT = flowering locus T), che è sintetizzata nelle foglie e svolge la sua azione dopo il trasferimento ai meristemi fogliari (tessuti embrionali dell'apice del germoglio), attraverso il sistema vascolare xilematico.

La sintesi della proteina FT, è stato ora scoperto, è indotta da una particolare forma di radiazione ultravioletta, denominata UV-B e la sua degradazione dipende da un'altra proteina denominata RUP2.

Molte sono le piante che fioriscono in funzione del variare della lunghezza della giornata durante le stagioni: alcune fioriscono all'allungarsi delle giornate, altre al loro accorciarsi e quindi la percezione della lunghezza della giornata è fondamentale per mediare il controllo attivo sulla fioritura facendola quindi avvenire al momento adatto a garantire la produzione dei semi e quindi la riproduzione della pianta. Conseguentemente la fioritura al momento adatto è molto importante per ottimizzare l'impollinazione e permettere la produzione e maturazione dei semi in condizioni ambientali favorevoli.

I fattori che sottendono l'azione della proteina RUP2 sono quelli ambientali e in particolare la radiazione luminosa. Pertanto tutti gli studi precedenti, realizzati in condizioni artificiali, all'interno di 'camere di crescita', prevedevano di verificare l'effetto di uno spettro di radiazioni luminose che, però, come evidenziato dai ricercatori, escludevano la radione UV-B. Essa è stata quindi aggiunta negli esperimenti più recentemente condotti dai ricercatori di Ginevra e ciò ha prodotto interessanti risultati.

La radiazione UV-B, è così emerso, può indurre una marcata fioritura nella pianta test Arabidopsis thaliana, anche d'inverno (cioé con giornate brevi), ma come già indicato, l'intervento della proteina RUP2 blocca la fioritura fino al momento in cui, con l'allungarsi delle giornate, i fotorecettori presenti nelle foglie inducono, sotto l'effetto della radiazione UV-B, una così grande produzione di proteina FT che finisce, in tal caso, con prevalere sulla RUP2, dando quindi luogo alla fioritura.
Questa regolazione è concretamente possibile poiché le piante sono in grado di percepire la lunghezza d'onda, l'intensità, il colore e la durata della luce e quindi possono analizzare la luce per verificare se, in un dato momento della stagione, essa è adatta ad attivare la fioritura.

Roman Ulm, Professore al Dipartimento di Botanica e Biologia Vegetale della Facoltà di Scienze dell'università di Ginevra sta tuttora cercando di capire in che maniera le piante integrano queste informazioni per effettuare il controllo della processo di fioritura. Nei suoi esperimenti, condotti a Ginevra egli ha utilizzato la comune pianta test Arabidopsis thaliana, che in Svizzera fiorisce a Maggio, durante il graduale allungamento stagionale delle giornate.

Egli ha quindi subito puntualizzato la particolarità della sua ricerca, che ha permesso di scoprire il ruolo della radiazione UV-B: 'La maggior parte della ricerca è stata condotta in camere di crescita, dove la luce artificiale non include l'UV-B, nonostante essa sia una parte intrinseca della radiazione solare. Noi abbiamo quindi incluso questo tipo di radiazione, poiché le piante posseggono i recettori per l'UV-B.'
Ha quindi aggiunto Adriana Arongaus, prima autrice dello studio: 'Comunque, il loro effetto è bloccato durante le giornate brevi, da una proteina denominata RUP2'.

La scoperta qui riportata è stata effettuata in collaborazione con altri ricercatori dell'Università di Losanna, Tübingen e del Centro Helmholtz di Monaco (Germania), posto a Neuherberg (nei pressi di Monaco di Baviera). La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Genes & Development (Geni e Sviluppo).

La biologa ha poi aggiunto: 'A prescindere dalla stagione, i raggi UV-B possono stimolare la produzione di un ormone florigeno, la proteina FT, che migra nel meristema - il tessuto che assicura la crescita della pianta – e lo riprogramma affinché entri nella fase di fioritura. RUP2, per contro, inibisce indirettamente la produzione di questo ormone e quindi reprime la fioritura.'
Come già anticipato sopra, quando però le giornate si allungano i fotorecettori presenti nelle foglie inducono una tale produzione della proteina FT che, nonostante la presenza della proteina RUP', la fioritura inizia ugualmente, sebbene essa avvenga rispettando il fotoperiodo adatto e quindi adattandosi ad un meccanismo di fioritura fotoperiodica, che è regolato dalla proteina RUP2.

Per effettuare questa scoperta i ricercatori si sono serviti di piante di Arabidopsis mutanti che non erano in grado di produrre la proteina RUP2; conseguentemente utilizzando camere di crescita in cui era diffusa anche la radiazione UV-B è stato possibile notare il suo effetto nell'indurre la sintesi della proteina FT.

Il professor Ulm ha segnalato in conclusione le ulteriori attività programmate per questa ricerca: 'Adesso ci piacerebbe capire se il ruolo della radiazione UV-B esiste ed è importante in altre piante e perché esso è stato represso dalla proteina RUP nell'Arabidopsis durante il processo evolutivo.'

I ricercatori vogliono quindi identificare le differenti funzioni del recettore fogliare della radiazione UV-B, aspetti che una volta definiti potrebbero, secondo gli autori di questo studio, essere parametrizzati ed applicati ad altre ricerche.

Fonte/i: Università di Ginevra, 27 settembre 2018

Autore dell'articolo: , 30 settembre 2018

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