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The ecological consequences of chemotypic variation of damage-induced volatile organic compounds in sagebrush (Artemisia tridentata)

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Le piante «comunicano» tra loro attraverso sostanze chimiche per mettersi in guardia contro gli erbivori affamati

Una nuova ricerca dell’UE suggerisce che l’artemisia tridentata sia in grado di inviare e ricevere segnali di allarme per dissuadere erbivori come i coleotteri dal mangiarla. Gli esperimenti condotti con l’arbusto mostrano che esso comunica meglio con altre piante che emettono composti chimici simili.

Ricerca di base

Una nuova ricerca rivela che le piante possono mettersi in guardia a vicenda contro i predatori, in maniera simile alle persone. Non avvalendosi della lingua parlata, le piante emettono nell’aria composti volatili rilevabili da un gruppo selezionato di altre piante che possiedono ed emettono composti simili. Il ricercatore Patrick Grof-Tisza, dell’Università della Finlandia orientale (UEF) ha condotto esperimenti sul campo e di laboratorio con l’artemisia tridentata, comunemente nota come artemisia. I campioni sono stati raggruppati in chemotipi in base ai composti chimici che contenevano ed emettevano. «I nostri risultati dimostrano chiaramente la dipendenza della comunicazione dal chemotipo», afferma Grof-Tisza. «Ciò può essere equivalente ai dialetti linguistici nel linguaggio umano. Dialetti simili possono consentire a due individui con dialetti diversi di comunicare, mentre altri dialetti presentano caratteristiche troppo differenti per consentire una comunicazione efficace». Durante il progetto CVVOC, con il supporto del programma azioni Marie Skłodowska-Curie, Grof-Tisza ha svolto un lavoro sul campo nelle montagne della Sierra Nevada nella California orientale, nei pressi dell’Università della California a Davis, stazione di campo Sagehen. Richard Karban, professore presso l’UC Davis, ha collaborato alla ricerca. Grof-Tisza ha inoltre condotto uno studio parallelo nelle camere ambientali presso il laboratorio UEF sotto la supervisione di James Blande, capo del gruppo di ricerca sull’ecologia ambientale.

Tesoro sepolto

Il contesto montano per il lavoro sul campo era bellissimo ma impegnativo a causa del tempo imprevedibile. «Quando sono volato dalla Finlandia alla California per la mia seconda stagione sui campi, ho trovato le nostre piante di artemisia sotto un metro di neve. Ciò ha costretto me e il mio assistente universitario a camminare intorno a una montagna nella neve alta fino alle ginocchia per individuare nuove piante!», aggiunge Grof-Tisza. Quel lavoro scrupoloso ha permesso agli ecologisti di comprendere meglio le modalità con cui le piante comunicano e si difendono. Gli esperimenti hanno rivelato che le piante esposte ai segnali di allarme hanno subito meno danni dagli erbivori alla fine della stagione di crescita rispetto alle piante di controllo che erano esposte solo all’aria. In un esperimento di follow-up, uno scarafaggio ha scelto di consumare le foglie di controllo più spesso delle foglie esposte ai segnali di allarme di una pianta con un chemotipo simile. «Questo coleottero è in grado di defogliare completamente un’intera pianta, quindi essere in grado di scoraggiarlo è molto vantaggioso», spiega Grof-Tisza. Karban e il suo collega Louie Yang hanno successivamente dimostrato che i coleotteri hanno maggiori probabilità di allontanarsi dalle piante indotte, quelle che hanno aumentato la loro risposta difensiva dopo aver ricevuto un segnale di allarme da un’altra pianta. Hanno pubblicato il loro lavoro all’interno di un articolo nel Journal of Animal Ecology. Il team CVVOC ha sviluppato un nuovo metodo per classificare le piante in chemotipi, nonché nuovi saggi biologici, saggi enzimatici e un saggio di espressione genica per valutare la comunicazione delle piante di artemisia. «Questi strumenti accelereranno gli studi futuri e miglioreranno l’affidabilità dei risultati», osserva Grof-Tisza, che ha condiviso i dettagli in un articolo intitolato «Assessing plant-to-plant communication and induced resistance in sagebrush using the sagebrush specialist Trirhabda pilosa» (ovvero Valutazione della comunicazione da pianta a pianta e resistenza indotta nell’artemisia utilizzando la Trirhabda pilosa) nella rivista «Arthropod-Plant Interactions». Le restrizioni dovute alla Covid-19 hanno interrotto il suo lavoro, ma Grof-Tisza è comunque contento dei progressi raggiunti. La sua ricerca fa luce sull’importanza ecologica della diversità chemotipica e sui processi che la mantengono. «La comunicazione dipendente dal chemotipo fornisce alle piante un vantaggio competitivo».

Parole chiave

CVVOC, artemisia, scarabeo, chemotipo, comunicazione dipendente dal chemotipo, piante

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