RNA contro la siccità

La disidratazione è uno dei fattori ambientali più pericolosi per la crescita di una pianta. Basta dimenticarsi di innaffiare le piante in estate per qualche giorno per rendersene conto. Per sopravvivere allo stress osmotico causato dalla carenza d’acqua o dall’alta salinità dei terreni diverse piante hanno evoluto sistemi di difesa: un recente studio dimostra, per la prima volta, che tra questi sistemi vi è anche un RNA non codificante. Questa scoperta potrebbe aiutare in futuro ad aumentare i raccolti nelle zone a rischio siccità.

Arabidopsis thaliana, la pianta in cui è stata scoperto un RNA non codificante che contrasta gli effetti della siccità (Foto: Wikimedia Commons).

 

Il problema della siccità

I cambiamenti climatici in corso e l’aumento progressivo della popolazione mondiale spingono gli scienziati a ricercare continuamente sistemi per migliorare la qualità dei raccolti anche in ambienti sfavorevoli. Un problema sentito anche dalle giovani generazioni, come dimostra il caso di Kiara Nirghin che nel 2016 ha vinto il Google Science Fair proprio con un progetto per aumentare i raccolti in modo ecosostenibile (ne abbiamo parlato in questa News dell’Aula di Scienze).

Finora, gran parte degli sforzi si sono concentrati su sistemi in grado di evitare lo stress osmotico indotto dalla dalla siccità o dall’alta salinità del terreno. Ma gli scienziati stanno sondando anche strade alternative: nel caso in cui non fosse possibile migliorare le condizioni ambientali, è invece possibile aumentare la capacità delle piante di resistere a questi stress?

 

La risposta delle piante alla disidratazione

Lo stress osmotico causato dalla disidratazione innesca nelle piante precise vie di segnalazione a livello molecolare: il risultato è una cascata di eventi che modulano l’espressione di geni e adeguano il metabolismo della pianta anche alle condizioni più sfavorevoli. Uno dei casi più studiati è quello dell’acido abscissico (ABA), un fitormone che in condizioni di stress ambientali promuove la chiusura stomatica, la senescenza fogliare e la dormienza dei semi.

La regolazione dell’espressione genica non passa però solo attraverso fattori di trascrizione e ormoni. La ricerca degli ultimi anni ha messo in luce il ruolo centrale degli RNA non codificanti, tra cui i long non coding RNA (lncRNA): questi lunghi trascritti non vengono tradotti in proteine ma agiscono regolando direttamente l’espressione dei geni cellulari.

 

DRIR, un lncRNA per sconfiggere la siccità

Studiando gli lncRNA di Arabidopsis thaliana, un gruppo di ricercatori ha identificato DRIR (DRought Induced RNA), un lncRNA che modifica il metabolismo della pianta in base alla disponibilità di acqua. In condizioni normali i livelli di DRIR sono molto bassi. Tuttavia, in caso di siccità, di alta salinità del terreno o di aumento dei livelli dell’ormone ABA, la produzione di DRIR si impenna: l’azione di DRIR modula ad ampio raggio l’espressione dei geni della pianta e, in particolare, va a potenziare le risposte della cellula all’azione di ABA. Si innesca quindi un circolo virtuoso molecolare che aumenta la resistenza della pianta.

L’espressione di DRIR (nelle tre colonne a destra) aumenta la capacità delle piante di riprendersi dopo un periodo di disidratazione (Foto: Qin T et al. Plant Physiology 2017).

Lo studio ha messo in luce due punti essenziali. Innanzitutto, le piante che hanno alti livelli di DRIR non solo sopravvivono meglio alla siccità, ma sono anche in grado di riprendersi più velocemente quando l’acqua torna ad essere disponibile. In secondo luogo, i livelli di DRIR possono essere aumentati in modo artificiale con tecniche di biologia molecolare senza danneggiare la pianta. Questo apre la strada a potenziali applicazioni anche in piante diverse da A. thaliana, prime fra tutte le piante da raccolto. Nelle zone in cui i cambiamenti climatici non fanno che peggiorare la siccità del terreno, DRIR potrebbe diventare un prezioso strumento di difesa.

 

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