La capacità delle piante di "proteggersi dalle ferite"

Le piante, in quanto incapaci di spostarsi, hanno evoluto straordinarie capacità di acclimatamento quando soggette a cambiamenti ambientali e condizioni di stress. Un nuovo studio del gruppo di Fisiologia Vegetale del dipartimento di Bioscienze dell’Università Statale di Milano, guidato dai docenti Alex Costa e Maria Cristina Bonza, in collaborazione con l’Università di Linköping (Svezia), pubblicato sulla rivista Current Biology, ha chiarito il funzionamento di un aspetto specifico tra queste capacità di acclimatamento, ovvero come vengono attivati nelle piante i canali chiamati “recettori del glutammato” (GLR).

È noto che danni meccanici alle foglie - come ferite e masticazione da parte di insetti – provocano un aumento locale della concentrazione di aminoacidi nello spazio extracellulare, a cui segue l’aumento della concentrazione dello ione calcio nelle cellule dei tessuti distali. Lo ione calcio è un secondo messaggero ubiquitario che regola funzioni cellulari in praticamente tutti gli organismi viventi. Nelle piante, l’aumento della sua concentrazione nei tessuti distali è regolato dai GLR e comincia dalla zona sottoposta allo stress e raggiunge organi molto lontani, come altre foglie o infiorescenze. L’“onda di calcio”, spiegano i ricercatori, è essa stessa indispensabile per stimolare le risposte di difesa della pianta, che includono la produzione di molecole protettive e sostanze tossiche o repellenti per gli erbivori. Tuttavia, il modo in cui i canali GLR vengono attivati, soprattutto negli organi più lontani, è stato a lungo oggetto di dibattito.

Lo studio dei ricercatori della Statale, utilizzando piante esprimenti sensori fluorescenti, dispositivi per la perfusione capillare di molecole (c-OEIP) abbinata all’uso di tecniche di microscopia avanzata presenti nella UNITECH NOLIMITS dell'Università Statale, ha appurato che l’accumulo di aminoacidi nello spazio extracellulare (in particolare glutammato) è presente sia nei tessuti direttamente soggetti ad un danno meccanico, ma anche negli organi distali, in misura sufficiente per attivare i GLR. Matteo Grenzi, primo autore della ricerca, spiega: “L’aumento sistemico del glutammato è plausibilmente provocato dall’elevata pressione osmotica causata dal danno ai tessuti, ma presente anche nei tessuti distali non danneggiati. Il glutammato svolge quindi un ruolo di molecola segnale che permette di accoppiare una risposta osmotica ad un flusso di ioni calcio attraverso la membrana plasmatica a seguito dell’attivazione dei canali GLR, e conseguente segnalazione intracellulare”.

Lo studio ha quindi chiarito la sequenza di eventi che determinano la risposta delle piante al danno tissutale e messo in luce il ruolo chiave svolto dal cambiamento della pressione osmotica nel promuovere l’accumulo di glutammato e l’attivazione dei canali GLR nei tessuti sistemici.

Il link allo studio pubblicato su Current Biology.