Abstract fornito da: Accademia Nazionale dei Lincei

Cambiamenti climatici e alluvioni: come si adattano le piante

Pierdomenico Perata

Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa

 

Il cambiamento del clima espone le piante a condizioni avverse. Tra le conseguenze sono di particolare rilevanza la crescente desertificazione di alcune aree del pianeta e, all’opposto, una concentrazione di piovosità eccessiva in altre zone climatiche. La sommersione, anche parziale e di breve durata del suolo ha drammatiche conseguenze per la sopravvivenza delle piante. Esse, infatti, sono al pari degli animali organismi che respirano ossigeno e la sommersione limita fortemente la diffusione e quindi la disponibilità di questa molecola per il metabolismo delle piante.

 

Alcune specie vegetali sono in grado di attuare strategie adattative che consentono loro di sopravvivere, anche per tempi relativamente prolungati, a condizioni di sommersione parziale o totale. Nel caso del riso sono noti due meccanismi di adattamento. Alcune varietà di riso attuano una strategia di quiescenza se sommerse. Riducono infatti il metabolismo cosi da mantenere un adeguato livello di carboidrati disponibili sia per il metabolismo anaerobico che per riprendere la crescita quando le condizioni di sommersione vengono meno. Altre varità di riso attuano una strategia opposta, crescendo molto rapidamente se il livello dell’acqua che le sommerge aumenta. In questo modo la pianta mantiene sempre parte delle foglie sopra il livello dell’acqua e, tramite queste, puo’ trasportare ossigeno alle parti sommerse della pianta stessa. Ma come possono le piante accorgersi di essere in condizioni di sommersione e quindi di carenza di ossigeno? Negli ultimi anni sono state proposte molte ipotesi a questo proposito. La sommersione delle piante naturalmente limita la disponibilità di ossigeno, ma la presenza di un sensore dell’ossigeno in grado di consentire alla pianta di “misurare” la presenza/assenza dello stesso non è stata dimostrata se non negli ultimi anni.

 

Due studi indipendenti hanno infatti recentemente dimostrato che le piante possono rilevare la presenza/assenza di ossigeno grazie ad un meccanismo molecolare di stabilizzazione di una proteina. La proteina in questione è un fattore trascrizionale, che viene costantemente degradato se la pianta si trova in condizioni aerobiche: l’ossigeno infatti causa l’ossidazione, catalizzata da uno specifico enzima, di un aminoacido terminale, determinando la degradazione della intera proteina. Se la pianta viene sommersa, la presenza di ossigeno cala drasticamente e questo determina la stabilizzazione della proteina, che quindi agisce da vero e proprio sensore dell’ossigeno. Il sensore così stabilizzato attiva la trascrizione di geni necessari per l’adattamento, e quindi la sopravvivenza, della pianta. Questa scoperta porterà, auspicabilmente, alla selezione di nuove varietà di piante coltivate in grado di meglio tollerare eveni alluvionali e quindi prevenire importanti perdite di produzione agricola.