Le piante sono estremamente precise nel misurare il passare delle stagioni. Milioni di anni di evoluzione hanno affinato meccanismi tali per cui i vegetali 'capiscono' quando è arrivata la primavera ed è il momento di fiorire. Nei cereali la fioritura è accompagnata anche dall'allungamento del fusto che ha il compito di portare in alto, sopra le foglie e le piante concorrenti, il fiore per l'impollinazione. I meccanismi genetici che regolano questi fenomeni sono stati scoperti dai ricercatori dell'Università degli studi di Milano. E le ricadute sul miglioramento vegetale sono potenzialmente enormi.
Ma facciamo un passo indietro. Ogni pianta, comprese le colture di interesse agrario, monitora costantemente il passare del tempo 'misurando' il fotoperiodo, la lunghezza cioè del giorno e della notte. A questo si aggiunge anche la misura di altri parametri, come la temperatura dell'aria e del suolo o l'umidità. Quando questi indici sono favorevoli si attivano dei meccanismi che portano alla fioritura, all'emissione delle foglie e alla crescita.
"Le piante sono in grado di misurare con estrema precisione la lunghezza del giorno", spiega ad AgroNotizie Fabio Fornara del dipartimento di Bioscienze dell'Università statale di Milano e autore della ricerca pubblicata su Nature Plants. "D'altronde i parametri ambientali possono variare sensibilmente di anno in anno, mentre la lunghezza del giorno è un dato immutabile nei secoli. Questo permette alle piante di avere una misura precisa dell'arrivo della primavera".
In molte piante, come i cereali, alla fioritura è associato anche un accrescimento del fusto che ha il compito di portare in alto il fiore per facilitarne l'impollinazione. I due processi sono coordinati, ma fino ad oggi non si conoscevano i meccanismi molecolari dietro questo fenomeno. Il team coordinato da Fabio Fornara ha invece svelato la correlazione tra fioritura e accrescimento studiando le piante di riso.
"Quando i parametri ambientali sono favorevoli la pianta produce segnali florigenici. Si tratta di proteine che si muovono all'interno dei tessuti vegetali fino a raggiungere le cellule staminali situate all'apice del germoglio, dove si formano poi i fiori", spiega Fornara. "Questi segnali hanno anche la funzione di sensibilizzare i tessuti del fusto nei confronti di alcuni ormoni già presenti nella pianta, chiamati gibberelline, che inducono un allungamento del fusto".
La scoperta del meccanismo che regola fioritura e accrescimento dei tessuti può avere un impatto importante sul miglioramento genetico dei cereali, come il riso oppure frumento e mais.
L'allungamento del fusto è infatti un meccanismo messo in atto dalle piante per vincere la competizione naturale per la luce del sole. Più la pianta cresce velocemente in altezza maggiore sarà la luce che riuscirà ad intercettare e maggiori saranno le chance che i propri fiori vengano impollinati. Questa è la ragione per cui, prima del miglioramento genetico messo in atto dai ricercatori all'inizio del secolo scorso, il frumento arrivava facilmente a due metri di altezza.
La riduzione della taglia, ottenuta attraverso incroci e selezioni artificiali, ha permesso di avere piante più basse che potessero così concentrare le energie nell'accrescimento della spiga, invece che del fusto.
"Conoscendo i meccanismi che legano fioritura e allungamento del fusto è possibile modificare geneticamente le piante o velocizzarne la selezione per ottenere colture a taglia bassa, meno suscettibili all'allettamento e maggiormente produttive", spiega Fornara. "I margini per abbassare la taglia sono ancora elevati e la produttività ne risentirebbe favorevolmente".
Un altro esempio riguarda le specie di origine tropicale coltivate in Europa come il mais, il riso o il sorgo. Le ancestrali di queste piante non sarebbero in grado di fiorire nei nostri areali perché sono abituate ad altri fotoperiodi (all'Equatore giorno e notte durano dodici ore), ma si sono adattate alle nostri latitudini grazie a lunghe selezioni. Se prendessimo una pianta di mais tropicale e la piantassimo in Italia questa avrebbe un accrescimento vegetale senza però fiorire.
"Nel momento in cui conosciamo i geni che regolano il processo di fioritura possiamo modificarli o disegnare degli incroci in modo da generare delle varietà insensibili alla lunghezza del giorno. Allora potremmo adattare alle nostre latitudini specie e varietà che da noi non fiorirebbero", spiega Fornara. "In questo modo potremmo avere piante molto più produttive, rispetto a quelle che oggi abbiamo ottenuto attraverso una selezione empirica".
Ma facciamo un passo indietro. Ogni pianta, comprese le colture di interesse agrario, monitora costantemente il passare del tempo 'misurando' il fotoperiodo, la lunghezza cioè del giorno e della notte. A questo si aggiunge anche la misura di altri parametri, come la temperatura dell'aria e del suolo o l'umidità. Quando questi indici sono favorevoli si attivano dei meccanismi che portano alla fioritura, all'emissione delle foglie e alla crescita.
"Le piante sono in grado di misurare con estrema precisione la lunghezza del giorno", spiega ad AgroNotizie Fabio Fornara del dipartimento di Bioscienze dell'Università statale di Milano e autore della ricerca pubblicata su Nature Plants. "D'altronde i parametri ambientali possono variare sensibilmente di anno in anno, mentre la lunghezza del giorno è un dato immutabile nei secoli. Questo permette alle piante di avere una misura precisa dell'arrivo della primavera".
La fioritura e l'allungamento del fusto
In molte piante, come i cereali, alla fioritura è associato anche un accrescimento del fusto che ha il compito di portare in alto il fiore per facilitarne l'impollinazione. I due processi sono coordinati, ma fino ad oggi non si conoscevano i meccanismi molecolari dietro questo fenomeno. Il team coordinato da Fabio Fornara ha invece svelato la correlazione tra fioritura e accrescimento studiando le piante di riso."Quando i parametri ambientali sono favorevoli la pianta produce segnali florigenici. Si tratta di proteine che si muovono all'interno dei tessuti vegetali fino a raggiungere le cellule staminali situate all'apice del germoglio, dove si formano poi i fiori", spiega Fornara. "Questi segnali hanno anche la funzione di sensibilizzare i tessuti del fusto nei confronti di alcuni ormoni già presenti nella pianta, chiamati gibberelline, che inducono un allungamento del fusto".
Piante più efficienti e produttive
La scoperta del meccanismo che regola fioritura e accrescimento dei tessuti può avere un impatto importante sul miglioramento genetico dei cereali, come il riso oppure frumento e mais.L'allungamento del fusto è infatti un meccanismo messo in atto dalle piante per vincere la competizione naturale per la luce del sole. Più la pianta cresce velocemente in altezza maggiore sarà la luce che riuscirà ad intercettare e maggiori saranno le chance che i propri fiori vengano impollinati. Questa è la ragione per cui, prima del miglioramento genetico messo in atto dai ricercatori all'inizio del secolo scorso, il frumento arrivava facilmente a due metri di altezza.
La riduzione della taglia, ottenuta attraverso incroci e selezioni artificiali, ha permesso di avere piante più basse che potessero così concentrare le energie nell'accrescimento della spiga, invece che del fusto.
"Conoscendo i meccanismi che legano fioritura e allungamento del fusto è possibile modificare geneticamente le piante o velocizzarne la selezione per ottenere colture a taglia bassa, meno suscettibili all'allettamento e maggiormente produttive", spiega Fornara. "I margini per abbassare la taglia sono ancora elevati e la produttività ne risentirebbe favorevolmente".
Dai tropici alla fascia temperata
Un altro esempio riguarda le specie di origine tropicale coltivate in Europa come il mais, il riso o il sorgo. Le ancestrali di queste piante non sarebbero in grado di fiorire nei nostri areali perché sono abituate ad altri fotoperiodi (all'Equatore giorno e notte durano dodici ore), ma si sono adattate alle nostri latitudini grazie a lunghe selezioni. Se prendessimo una pianta di mais tropicale e la piantassimo in Italia questa avrebbe un accrescimento vegetale senza però fiorire."Nel momento in cui conosciamo i geni che regolano il processo di fioritura possiamo modificarli o disegnare degli incroci in modo da generare delle varietà insensibili alla lunghezza del giorno. Allora potremmo adattare alle nostre latitudini specie e varietà che da noi non fiorirebbero", spiega Fornara. "In questo modo potremmo avere piante molto più produttive, rispetto a quelle che oggi abbiamo ottenuto attraverso una selezione empirica".
