Ricerca vegetale appena pensato: meccanismi di difesa controllati dalla luce decrittografati

Ricerca vegetale appena pensato: meccanismi di difesa controllati dalla luce decrittografati

Nell'affascinante mondo della ricerca vegetale, gli scienziati hanno fatto progressi significativi. Contrariamente a molti altri esseri viventi, le piante non sono in grado di trasferirsi in un'altra posizione in caso di minacce da predatori o condizioni ambientali sfavorevoli. Ciò significa che hanno dovuto sviluppare strategie innovative per sopravvivere. I risultati su come le piante reagiscono alle minacce sono stati recentemente pubblicati da una squadra alla Julius Maximilians University di Würzburg (JMU) e potrebbero rivoluzionare le basi delle nostre conoscenze sui processi di segnale vegetale.

Il ruolo centrale del calcio

Un fattore chiave nella reazione delle piante allo stress è il calcio del messaggero secondario. Le modifiche al livello di calcio nella cellula attivano vari meccanismi di difesa. Tuttavia, è stato anche scoperto che i cambiamenti nel potenziale della membrana, cioè le superfici caricate elettricamente delle celle, svolgono un ruolo importante.

Controllo dell'illuminazione innovativa e rodopsina

Per il loro studio, i ricercatori hanno lavorato con impianti di tabacco che sono dotati di canali ionici speciali che possono essere attivati dalla luce. Questo metodo optogenetico, che ha già rivoluzionato le neuroscienze, è stato trasferito alla ricerca delle piante. La canalerhodopsina, che provengono da alghe, sono essenziali per questa tecnologia e consentono manipolazioni mirate dei processi cellulari attraverso raggi di luce.

Il progresso significativo nell'uso delle rodopsine del canale è stato il risultato di decenni di ricerca. Oltre 20 anni fa, Peter Hegemann, Georg Nagel ed Ernst Bamberg gettarono le basi per l'optogenetica. Nel presente studio, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che l'attivazione dei canali di calcio nelle piante del tabacco svolge un ruolo decisivo nelle loro reazioni di stress.

Superando le sfide tecniche

Un altro dettaglio importante era la fonte di luce utilizzata. Al fine di evitare attivazioni indesiderate della rodopsina, le piante dovevano essere mantenute in speciali camere di crescita con luce a LED rossa. In queste condizioni, le piante hanno mostrato uno sviluppo sano e hanno consentito gli esperimenti precisi necessari per testare il ruolo del calcio nella risposta allo stress delle piante.

Conoscenza dei meccanismi di difesa delle erbe

La ricerca ha mostrato chiaramente che lo stress idrico e il rilevamento degli intrusi attivano percorsi di segnale diversi da parte delle piante. Nelle piante che utilizzavano i canali del calcio, non si doveva determinare alcun aumento dell'ormone vegetale (ABA) dopo la stimolazione optogenetica. Al contrario, le piante con canali anioni hanno reagito con una reazione di difesa, che è stata espressa, ad esempio, da foglie appassite.

Un altro punto notevole è il rilascio di specie reattive di ossigeno (ROS), che potrebbe essere misurata dagli scienziati. Queste reazioni fanno parte dei meccanismi di difesa che attivano le piante contro i predatori. La combinazione di questi risultati rappresenta un passo importante nell'elaborazione del segnale dell'impianto e apre le porte per ulteriori ricerche.

Nel complesso, gli autori dello studio riconoscono che queste scoperte potrebbero essere solo l'inizio di una nuova era nella ricerca vegetale. La possibilità di utilizzare efficaci strumenti optogenetici per analizzare i percorsi di segnale complessi delle piante avrà senza dubbio un impatto su numerosi campi di ricerca.