In che modo le piante coordinano la crescita delle radici?
Il progetto ROOTFLOW (Dynamic cell coordination in the plant root) si è concentrato sulla stabile divisione delle regioni di crescita delle radici della pianta in zone, in particolare il meristema, dove le cellule si dividono, e la zona di distensione, dove le cellule si allungano rapidamente. Questa divisione in zone rimane stabile anche quando le cellule passano da membri del meristema a membri della zona di distensione. Lo scopo di ROOTFLOW era scoprire i meccanismi responsabili dell’organizzazione di questo cambiamento ordinato. L’imaging ad alta risoluzione della specie di pianta modello, l’Arabidopsis thaliana, ha rivelato che la posizione nella quale le cellule cominciano ad allungarsi rapidamente oscillava verso o lontano dalla punta della radice. Il relativo intervallo di tempo era di circa 90 minuti e la distanza di circa 50 μm. Questa oscillazione suggeriva l’esistenza di una controreazione negativa, che si usa per controllare la transizione delle cellule dal meristema alla zona di rapido allungamento. Poiché la radice cambiava la posizione del confine tra meristema e zona di distensione in risposta a stimoli sia biotici che abiotici, questa scoperta sarà utile agli scienziati che cercano di ottimizzare il comportamento delle radici. Una tecnica sperimentale per studiare il rapido allungamento nelle piante comportava il taglio della zona di crescita di uno stelo di piantina in sezioni di 3 mm per poi farle galleggiare in una soluzione di trattamento. Sono state realizzate quindi delle immagini degli steli sotto luce infrarossa in tempi predeterminati e a partire da tali immagini sono stati determinati i cambiamenti di crescita. I ricercatori hanno anche studiato metodi per realizzare immagini della struttura della parete cellulare di cellule delle radici allungate rapidamente. Tali immagini hanno rivelato componenti macromolecolari come la cellulosa, la pectina e l’emicellulosa. Poiché queste strutture sono complesse e difficili da studiare quantitativamente, il team ha sviluppato uno strumento analitico per quantificare i diversi attributi della struttura delle immagini. Lo strumento è stato in grado di analizzare strutture di tutti i tipi e su scale diverse, dai tessuti alla matrice extracellulare di cellule animali. Il lavoro di ROOTFLOW contribuirà all’acquisizione di conoscenze più approfondite sulle reazioni delle radici agli stress e permetterà agli agronomi di migliorare le varietà di colture in modo che siano maggiormente in grado di sopportare gli stress ambientali.
