Scoperto come le piante possono resistere alle alluvioni

E’ stata trovata la chiave che permette alle piante di sopravvivere in situazioni di stress come gli eventi di piovosità estrema. La scoperta dei ricercatori della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e del Cnr consiste nella proteina TOR, che aiuta gli organismi a rispondere alle situazioni critiche. Ne abbiamo parlato con il Prof. Pierdomenico Perata, georgofilo del Sant’Anna, uno dei coordinatori della ricerca.

Professore, i ricercatori del Sant'Anna hanno scoperto la chiave che permetterebbe lo sviluppo di varietà di piante in grado di resistere a eventi di piovosità estrema. Ci può spiegare di che cosa si tratta?
I nostri recenti risultati hanno dimostrato che la risposta delle piante a condizioni di sommersione, che consente un temporaneo adattamento a tali sfavorevoli condizioni, richiede un sufficiente livello energetico nella pianta. In atri termini, se la pianta subisce una sommersione in acqua torbida, o alla fine della notte ha minori probabilità di sopravvivenza, perché il livello di energia (sotto forma di ATP) non è sufficiente per mantenere attiva una proteina, nota con il nome di TOR, che utilizza la stessa ATP per fosforilare una proteina essenziale nella risposta delle piante all’ipossia: RAP2.12. Questa proteina, infatti, agisce da fattore trascrizionale ed attiva la trascrizione (e quindi la espressione) delle proteine necessarie alla risposta adattativa della pianta alla carenza di ossigeno che si genera quando le piogge sono intense e il terreno è quindi allagato. RAP2.12 è un “sensore dell’ossigeno”, in quanto la stabilità di questa proteina è compromessa dalla presenza dell’ossigeno, ma queste fatto consente alla proteina di essere presente ed attiva in condizioni di assenza di ossigeno. Ma la attività dipende anche dall’azione di TOR su RAP2.12 stesso. Quindi la pianta ha la capacità di misurare due fattori fondamentali per la propria risposta: la disponibilità di ossigeno, tramite la stabilizzazione di RAP2.12 in ipossia, e il livello energetico tramite TOR. TOR comunica questa informazione (sufficiente disponibilità energetica) a RAP2.12 tramite fosforilazione di RAP.12 stesso.

Quali applicazioni pratiche vede realizzabili nel futuro più o meno prossimo di questa scoperta?
La sfida più grande è effettivamente il trasferimento delle conoscenze acquisite nell’ultimo decennio usando la specie modello Arabidopsis alle piante coltivate. Già sono state realizzate nuove varietà di riso estremamente tolleranti la completa sommersione: occorre infatti ricordare che il riso è si una specie ben tollerante la sommersione dell’apparato radicale, ma non altrettanto si può dire della sua abilità di sopportare eventi estremi che portino alla completa sommersione della pianta. E questi eventi alluvionali sono sempre più frequenti, soprattutto nel sud-est asiatico, ove il riso rappresenta la principale coltura agraria. Selezionando varietà che possiedono il gene Sub1A, appartenente allo stesso gruppo di fattori trascrizionali cui appartiene RAP2.12 in Arabidopsis, sono state ottenute le varietà così dette “Scuba rice”: produttive ed allo stesso tempo in grado di tollerare anche più settimane di completa sommersione: un grande passo avanti per l’agricoltura subtropicale. Ora si tratta di riuscire ad ottenere piante di soia, mais ad altre specie agrarie in grado di sopportare un eccesso di acqua nel terreno. Un simile risultato potrà consentire di limitare fortemente le perdite di produzione connesse ad improvvisi eventi alluvionali che impatta sui terreni agrari.  

Questa scoperta può aprire nuove strade anche per quanto riguarda le TEA, tecnologie di evoluzione assistita?
Certamente. La conoscenza dettagliata del processo molecolare di risposta allo stress alluvionale è un prerequisito essenziale per poter poi intervenire sulle specie coltivate producendo varietà migliorate in grado di una aumentata resilienza alle mutevoli condizioni climatiche

In un'epoca dominata dai cambiamenti climatici e dagli eventi meteorologici più estremi, esiste qualcosa di analogo per affrontare il problema opposto, ovvero quello della siccità?
In realtà le conoscenze sulle risposte molecolari delle piante alla siccità sono tradizionalmente più avanzate di quelle relative ai fenomeni di resistenza alle alluvioni. Ma negli ultimi 10 anni questo gap è stato colmato ed oggi conosciamo moltissimo anche della risposta molecolare alla carenza di ossigeno