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Quinoa, una chiave per sbloccare la produzione di terreno salino

I terreni stanno diventando più salini a causa di un aumento delle pratiche di irrigazione insostenibili in risposta ai cambiamenti climatici. Questa situazione è ulteriormente aggravata dalla necessità di nutrire una popolazione in crescita e da una carenza di terreni agricoli adeguati a causa degli usi concorrenti di terra e acqua per il consumo umano e la produzione di colture non alimentari.

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La maggior parte delle piante, e in particolare le colture agricole commerciali, non possono sopravvivere su terreni salini. Fortunatamente, le alofite sono un gruppo di piante che non solo prosperano nelle concentrazioni di sale che sono dannose per la maggior parte delle altre piante da fiore, ma spesso hanno anche una tolleranza combinata ad altri stress poiché i loro habitat sono soggetti di frequente a inondazioni, siccità e temperature elevate. Il progetto HALO, finanziato dall’UE, ha studiato la quinoa (Chenopodium quinoa), una specie di alofita del Perù, per cercare di capire in che modo le piante si adattano agli ambienti salini. «Eravamo interessati alle singolari strutture piliformi esterne (tricoma), chiamate cellule vescicali epidermiche, in cui il sale in eccesso viene separato dai siti sensibili delle foglie», afferma Nadia Bazihizina, borsista di ricerca Marie Skłodowska-Curie.

Una scoperta inaspettata

Un interrogativo importante che i ricercatori hanno dovuto affrontare è come si verifica la separazione del sale nelle vesciche. «Poiché le cellule staminali sono i principali controllori di ioni intracellulari tra le cellule epidermiche e quelle vescicali, abbiamo caratterizzato i flussi di ioni principali, vale a dire cloruro (Cl-), potassio (K+) e sodio (Na+), e abbiamo utilizzato la trascrittomica comparativa per far luce sui geni trasportatori coinvolti nel trasporto di ioni in queste cellule. Abbiamo anche approfondito se le vesciche di sale epidermiche da sole definiscono la tolleranza al sale nella quinoa o se andrebbero prese in considerazione altre caratteristiche chiave della pianta», spiega Bazihizina. Quando i ricercatori hanno caratterizzato i trasportatori coinvolti nel movimento del sale nelle vesciche, hanno scoperto inaspettatamente che la quinoa trasporta molto Cl- (uno ione importante nel terreno salino che è stato precedentemente trascurato negli studi salini), persino più dell’Na+. Comprendere in che modo i trasportatori controllano la separazione al di fuori dei tessuti vegetali metabolicamente attivi può servire ai selettocoltori per selezionare le linee che esprimono questi trasportatori in specie strettamente correlate alle alofite (colture tra cui spinaci, barbabietole da zucchero, bietole). Possono anche esprimerli in tricomi epidermici omologhi di colture di cereali tradizionali.

Benefici notevoli

HALO fornirà pertanto conoscenze fondamentali di come funzionano le piante in ambienti salini, contribuendo a spiegare in che modo il sale viene trasportato nelle vesciche e producendo potenzialmente nuove caratteristiche da porre come obiettivo nei programmi di miglioramento genetico. Inoltre, comprendere in che modo le cellule epidermiche della vescica influenzino la tolleranza generale al sale della quinoa aiuterà gli scienziati a ottenere informazioni in merito a come ottenere un maggiore rendimento del raccolto in condizioni saline. Con un clima sempre più imprevedibile, queste piante potrebbero garantire rese più stabili e contribuire a preservare la nostra preziosa acqua dolce. Tuttavia, attualmente l’importanza di tali questioni, dal problema della salinità ai potenziali benefici delle alofite per la società, è spesso sottovalutata dalla comunità più ampia; da qui l’importanza del progetto HALO e della diffusione del suo lavoro e dei suoi risultati. Lavorare con le alofite che amano il sale potrebbe essere eccezionalmente gratificante. «Esse promettono nuovi dettagli su vecchi problemi e tutta una serie di nuove domande per aiutarci nella nostra ricerca volta all’utilizzo sostenibile di maggiori risorse marginali e saline, sia del terreno che dell’acqua, il che ridurrebbe quindi la pressione sulle risorse “buone” più limitate utilizzate per il consumo umano», sottolinea Bazihizina.

Parole chiave

HALO, salino, colture, alofite, cellule vescicali, cellule peduncolari, Chenopodium quinoa, trasporto di ioni

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