Le proteine ​​per la crescita delle piante scoperte di recente possono salvare gli agricoltori di fronte al cambiamento climatico

Gli scienziati potrebbero aver trovato un nuovo modo per promuovere la crescita delle colture in condizioni agricole degradanti:guardando alle radici.

Un nuovo studio condotto dall'Università della California a Riverside ha rivelato che una proteina - il boccone "infiorescenza e chinasi del recettore degli apici delle radici, "o IRK, in breve:nelle radici delle piante invia segnali ad altre cellule che influenzano la crescita o meno delle radici.

“La radice è una specie di organo interessante, ma non si capisce molto di come crescono le radici, "ha detto Jaimie Van Norman, l'autore principale dello studio e assistente professore di scienze vegetali presso l'Università della California Riverside, "Molto è perché sono fuori dalla vista."

Le piante non hanno "cervelli" nel senso tradizionale, ma in qualche modo sono in grado di prendere decisioni su quando e come crescere. Van Norman è interessato al modo in cui ciò accade, e ho visto IRK, scoperto per la prima volta nei primi anni 2000 da un team in Giappone, come un'interessante opportunità.

“Cercavo specificamente questo tipo di proteine, ” ha detto Van Norman. "Sono interessato a come le cellule parlano tra loro nelle piante [perché] non hanno un sistema nervoso".

Van Norman e il suo gruppo di ricerca hanno prima attaccato un marker fluorescente verde all'IRK per determinare dove si trova nelle cellule della pianta. A differenza di molte altre proteine, che sono alloggiati sia all'interno che all'esterno della cella, solo l'esterno delle cellule della radice si è illuminato con il marcatore IRK.

“La proteina è solo su un lato della cellula, ” ha detto Van Norman. “Suggerisce che la proteina è posizionata per ricevere informazioni specificamente da quella direzione. [In questo caso] suggerisce che l'informazione proviene dall'esterno".

Una volta saputo dov'era IRK, il team ha modificato il genoma di alcune piante per "spegnere" la proteina e impedirle di inviare segnali ad altre cellule. Quindi, hanno visto crescere le giovani radici dei due gruppi campione in una capsula di Petri. Le cellule nelle radici sans IRK si sono moltiplicate più rapidamente e hanno sviluppato radici più grandi rispetto alle loro controparti attive IRK.

“Pensiamo che il suo compito sia reprimere la divisione cellulare, ” ha detto Van Norman. “Quando manca, queste cellule si dividono irregolarmente”.

I ricercatori hanno studiato IRK in un parente di senape, ma dicono che i geni che codificano per la proteina sono presenti anche in altre colture (sebbene Van Norman abbia ammesso di non aver guardato "piante ancestrali" come i muschi).

Gli scienziati non possono ancora dire esattamente come funzioni IRK al di fuori del laboratorio, ad esempio Van Norman ha detto che non sanno ancora cosa accende o spegne IRK, ma lo studio suggerisce che IRK risponde alle condizioni ambientali per decidere se le radici dovrebbero crescere.

"Le piante non possono semplicemente lasciare l'ambiente:devono accontentarsi di ciò che c'è, ” ha spiegato Van Norman. “La crescita e l'ambiente sono strettamente collegati in modo tale che la pianta possa fermare la sua crescita in un ambiente negativo, come l'inverno nel Maine.»

Prossimo, Van Norman spera di capire se le radici più grandi sopravvivono meglio allo stress.

“Quando mutiamo IRK, le radici si allargano, ” ha detto Van Norman. "Ci chiediamo se quelle radici siano in grado di assorbire meglio acqua e sostanze nutritive - è più grande meglio, o c'è un certo equilibrio se hai quelle cellule in più ti rende meno bravo a fare il lavoro delle radici?"

Se IRK può essere modulato con successo, Van Norman ha affermato che gli agricoltori possono controllare se le radici crescono più grandi per piante potenzialmente più produttive, o più piccoli per tenere a bada le erbacce o mettere in pausa la crescita del raccolto fino a quando non passa una forte tempesta.

"Generalmente, lo studio delle radici e del modo in cui controllano la crescita in diverse condizioni ambientali porterà a un notevole miglioramento delle colture, ” ha detto Van Norman. “Gli ambienti del suolo si stanno degradando. I terreni agricoli stanno degradando in termini di qualità. Sta diventando più salato, sta diventando più privo di nutrienti. Dovremo capire come crescono le radici in modo da poter guidare la produttività fuori terra nel futuro dell'agricoltura".