Un team dell’Università di Ginevra ha scoperto come il seme decida se rimanere in "ibernazione" o attivare la germinazione a seconda della temperatura esterna.
I semi appena formati sono dormienti: non sono in grado di germinare. Dopo alcuni giorni - o anche mesi, a seconda della specie - i semi si risvegliano e acquisiscono la capacità di germinare durante la stagione favorevole alla crescita delle piantine e alla produzione di nuovi semi. Tuttavia, i semi non dormienti possono ancora decidere il loro destino. Ad esempio, un seme non dormiente che viene improvvisamente sottoposto a temperature troppo elevate (28°C) può bloccare la germinazione. Questo meccanismo di repressione della temperatura (termoinibizione) consente una regolazione molto fine. Una variazione di soli 1 o 2°C può infatti ritardare la germinazione di una popolazione di semi e quindi aumentare le possibilità di sopravvivenza delle future piantine.
Una proteina chiave: il fitocromo B
Il gruppo di Luis Lopez-Molina, professore presso il Dipartimento di Scienze Vegetali della Facoltà di Scienze dell’Università di Ginevra, è interessato al controllo della germinazione nell’ Arabidopsis thaliana (Arabetta), una specie vegetale appartenente alla famiglia delle Brassicaceae e utilizzata come modello in molti progetti di ricerca. Per comprendere i meccanismi di rilevamento che permettono ai semi di innescare la termoinibizione, gli scienziati hanno esplorato fenomeni già descritti e del tutto simili nelle piante giovani, cioè in uno stadio di sviluppo più avanzato.
Infatti, i cambiamenti di temperatura sono percepiti anche dalle piantine, in cui un leggero aumento di temperatura favorisce la crescita del fusto. Questo adattamento è simile a quello che si osserva quando una pianta si trova all’ombra di un’altra: si allunga per sfuggire all’ombra per esporsi alla luce solare, più favorevole alla fotosintesi. Queste variazioni sono rilevate da una proteina sensibile alla luce e alla temperatura, il fitocromo B, che normalmente agisce come un freno alla crescita delle piante. Un aumento di 1-2°C favorisce l’inattivazione del fitocromo B, rendendolo meno efficace nell’inibire la crescita.
Un termometro interno
Per capire se il fitocromo B svolge anche un ruolo di inibizione termica durante la germinazione, gli autori hanno sezionato i semi per separare i due tessuti al loro interno: l’embrione (che darà origine alla giovane pianta) e l’albume (il tessuto nutritivo che controlla anche la germinazione nei semi di Arabidopsis). A differenza degli embrioni cresciuti a contatto con l’albume, i ricercatori hanno scoperto che gli embrioni privi di albume non sono in grado di arrestare la crescita a temperature troppo elevate, portandoli alla morte.
"Abbiamo scoperto che la termoinibizione nella Pantofola della Signora non è controllata autonomamente dall’embrione, ma è attuata dall’albume, rivelando una funzione nuova ed essenziale per questo tessuto", spiega Urszula Piskurewicz, ricercatrice presso il Dipartimento di Scienze Vegetali della Facoltà di Scienze dell’Università di Ginevra e prima autrice dello studio. "In altre parole, in assenza di albume, l’embrione all’interno del seme non percepirebbe che le temperature sono troppo elevate e inizierebbe a germogliare, il che sarebbe fatale".
Ottimizzare la germinazione delle colture
La termo-inibizione della germinazione è un nuovo esempio dell’influenza delle variazioni climatiche su alcuni fenomeni periodici della vita vegetale (germinazione, fioritura, ecc.). "Si prevede che questa caratteristica abbia un impatto sulla distribuzione delle specie e sull’agricoltura vegetale, impatto che sarà ancora maggiore con l’aumento delle temperature a livello mondiale", riferisce Luis Lopez-Molina, ultimo autore dello studio. Una migliore comprensione del modo in cui la luce e la temperatura innescano o ritardano la germinazione dei semi potrebbe infatti aiutare a ottimizzare la crescita delle piante esposte a un’ampia gamma di condizioni climatiche.
