Scoperta in un’erba comune la chiave per creare colture resistenti alla siccità

Gli scienziati di Yale University nello studio pubblicato nella rivista Science Advances, hanno descritto come la Portulaca oleracea, comunemente nota come Portulaca (è un’erba officinale e un’erba medicinale, ha proprietà depurative, dissetanti, diuretiche e anti-diabetiche), integri due distinti percorsi metabolici per creare un nuovo tipo di fotosintesi che gli consente di resistere alla siccità pur rimanendo altamente produttiva.
Erika Edwards ricercatrice presso il Dipartimento di Ecologia e Biologia Evolutiva di Yale University, ha detto:
«Questa è una combinazione molto rara di tratti, ha creato una sorta di “super pianta”, potenzialmente potrebbe essere utile in attività come l’ingegneria delle colture».
Le piante si sono evolute in modo indipendente per creare una varietà di meccanismi distinti per migliorare la fotosintesi, il processo mediante il quale le piante verdi utilizzano la luce solare per sintetizzare i nutrienti dall’anidride carbonica e dall’acqua, ad esempio, il mais e la canna da zucchero hanno sviluppato quella che viene chiamata fotosintesi C4, consente alla pianta di rimanere produttiva alle alte temperature. Piante grasse come cactus e agavi possiedono un altro tipo chiamata fotosintesi CAM, le aiuta a sopravvivere nei deserti e in altre aree con poca acqua.
Le fotosintesi C4 e CAM svolgono funzioni diverse ma utilizzano lo stesso percorso biochimico per agire come “componenti aggiuntivi” alla normale fotosintesi, ciò che rende unica la Portulaca è che possiede entrambi questi adattamenti evolutivi che le consentono di essere altamente produttiva e anche molto tollerante alla siccità, una combinazione improbabile per una pianta.
La maggior parte degli scienziati riteneva che le fotosintesi C4 e CAM operassero in modo indipendente all’interno delle foglie di Portulaca, ma il team di Yale University, guidato Jose Moreno-Villena e Haoran Zhou, dopo aver condotto un’analisi spaziale dell’espressione genica all’interno delle foglie di Portulaca, ha scoperto che l’attività delle fotosintesi C4 e CAM sono totalmente integrate, operano nelle stesse cellule e i prodotti delle reazioni della fotosintesi CAM vengono elaborati tramite la fotosintesi C4, questo sistema in tempi di siccità fornisce livelli insoliti di protezione per una pianta fotosintesi C4.
I ricercatori hanno anche costruito modelli di flusso metabolico che prevedono l’emergere di un sistema integrato C4+CAM che rispecchia i risultati sperimentali.
La comprensione di questa nuova via metabolica potrebbe aiutare gli scienziati a ideare nuovi metodi per ingegnerizzare colture come il mais per aiutarle a resistere alla siccità prolungata.
Erika Edwards ha detto:
«In termini di ingegnerizzazione di un ciclo fotosintesi CAM in una coltura fotosintesi C4, come il mais, c’è ancora molto lavoro da fare prima che questo possa diventare una realtà, ma quello che abbiamo dimostrato è che le due vie possono essere integrate in modo efficiente e condividere i prodotti. Le fotosintesi C4 e CAM sono più compatibili di quanto pensassimo, ciò porta a sospettare che ci siano molte altre specie di fotosintesi C4+CAM, in attesa di essere scoperte».

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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