Le piante sono impercettibili per noi, sono circondate da una sottile nebbia di composti presenti nell'aria che usano per comunicare e proteggersi. Un po’ come i profumi, questi composti respingono gli erbivori affamati e avvertono le piante vicine degli aggressori in arrivo.
Gli scienziati conoscono queste difese vegetali sin dagli anni ’80 e da allora le hanno scoperte in più di 80 specie di piante. Ora, un team di ricercatori giapponesi ha implementato tecniche di imaging in tempo reale per rivelare come le piante ricevono e rispondono a questi avvisi meteorologici.
Questa era una grande lacuna nella nostra comprensione delle chiacchiere delle piante: sapevamo come le piante inviavano messaggi, ma non come li ricevevano.
In questo studio, Yuri Aratani e Takuya Uemura, biologi molecolari dell'Università di Saitama in Giappone, e i loro colleghi hanno allestito una pompa per trasferire i composti rilasciati dalle piante infette e infestate da insetti alle piante vicine non colpite, e un microscopio a fluorescenza per osservare cosa accadeva.
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larve (Spodoptera litura) sono stati applicati su foglie tagliate da piante di pomodoro e Pianta dell'Arabidopsis thalianaun'erbaccia comune nella famiglia della senape, e i ricercatori hanno immaginato le risposte di una seconda erbaccia sana e priva di insetti Arabidopsis Pianta per quei segnali di pericolo.
Queste piante non erano erbacce ordinarie: erano state geneticamente modificate in modo che le loro cellule contenessero un biosensore che emetteva fluorescenza verde quando veniva rilevato un afflusso di ioni calcio. Segnali di calcio È qualcosa che anche le cellule umane usano per comunicare.
Il team ha utilizzato una tecnica simile per misurare i segnali del calcio in uno studio dello scorso anno sulla fluorescenza Mimosa pudica Pianta quello Le sue foglie si muovono rapidamente In risposta al tocco, per evitare i predatori.
Questa volta, il team ha visualizzato come le piante rispondono all'immersione in composti volatili, che le piante rilasciano entro pochi secondi dall'infezione.
Non era un ambiente normale. I composti sono stati concentrati in una bottiglia di plastica e pompati nella pianta ricevente a una velocità costante, ma ciò ha permesso ai ricercatori di analizzare i composti nella miscela pungente.
Come puoi vedere nel video qui sopra, le piante sane hanno ricevuto i messaggi dei loro vicini infetti in modo forte e chiaro e hanno risposto con esplosioni di segnali di calcio che si sono propagati attraverso le loro foglie distese.
Analizzando i composti presenti nell'aria, i ricercatori hanno scoperto che due composti chiamati Z-3-HAL ed E-2-HAL stimolano la segnalazione del calcio nel corpo. Arabidopsis.
Hanno anche identificato le cellule che per prime rispondono ai segnali di pericolo mediante l'ingegneria Arabidopsis Le piante contengono sensori fluorescenti esclusivamente nelle cellule di guardia, intermedie o epidermiche.
Cellule protettive Sono cellule a forma di fagiolo che si trovano sulla superficie delle piante e formano gli stomi, piccoli pori che si aprono nell'atmosfera quando le piante respirano anidride carbonica. Le cellule del mesofillo sono il tessuto interno delle foglie Cellule epidermiche È lo strato esterno o la pelle delle foglie di una pianta.
Quando Arabidopsis Quando le piante sono state esposte a Z-3-HAL, le cellule di guardia hanno generato segnali di calcio entro circa un minuto, dopodiché le cellule del mesofillo hanno captato il messaggio.
Inoltre, il pretrattamento delle piante con fitormoni che chiudono gli stomi riduce significativamente la segnalazione del calcio, suggerendo che gli stomi funzionano come “narici” delle piante.
“Abbiamo finalmente rivelato la complessa storia di quando, dove e come le piante rispondono ai messaggi di allarme aerei provenienti dai loro vicini minacciati”. Lui dice Masatsugu Toyota, biologo molecolare dell’Università di Saitama in Giappone e autore senior dello studio.
“Questa eterea rete di comunicazione, nascosta ai nostri occhi, svolge un ruolo fondamentale nel proteggere tempestivamente le stazioni vicine da minacce imminenti”.
Lo studio è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura.
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