Come le piante fiutano il pericolo Quando viene attaccata, una pianta rilascia una sostanza chimica per avvertire le altre parti di iniziare a costruire le proprie difese. Una nuova ricerca si propone di capire meglio come funziona questo sistema di sicurezza integrato. Ricerca di base © Tricky_Shark, Shutterstock Come fanno le piante a fiutare il pericolo? Questo è l’interrogativo alla base del progetto PERVOL, finanziato dall’UE. «Quando le foglie delle piante vengono attaccate da un insetto iniziano immediatamente a rilasciare una miscela distinta di composti chimici volatili, che chiamiamo sostanze volatili», spiega il coordinatore del progetto Matthias Erb, professore presso l’Istituto di scienze vegetali dell’Università di Berna. Queste sostanze volatili vengono percepite da altre parti della pianta, il che le induce a costruire una risposta più robusta contro l’attacco. Ciò che Erb voleva scoprire era come le piante potessero percepire queste sostanze. Utilizzano recettori simili a quelli degli animali? Come traducono i segnali percepiti in risposte di difesa? «Capire come le piante percepiscono le sostanze volatili spingerebbe i confini della ricerca sul sistema di segnalazione vegetale», afferma. «Aprirebbe anche la porta alla traduzione di questa percezione in potenziali applicazioni agricole.» Superare i limiti Per il progetto PERVOL, il superamento di tali limiti è iniziato con lo sviluppo di un innovativo sistema di campionamento delle sostanze volatili. Il sistema combina la tecnologia robotica, un sistema di flusso d’aria personalizzato e uno spettrometro di massa a reazione per il trasferimento di protoni. È stato sviluppato con il supporto di TOFWERK, abon LIFE SCIENCES e BIBUS. «Il nostro sistema è in grado di registrare le impronte volatili di oltre 100 fonti diverse contemporaneamente», osserva Erb. «Grazie ad una risoluzione temporale inferiore a 30 minuti, abbiamo stabilito un nuovo standard nel campo della ricerca sulle sostanze volatili delle piante.» Con l’aiuto di questo sistema, i ricercatori hanno poi cercato di identificare la base genetica e le conseguenze biologiche della percezione volatile delle piante. «Abbiamo scoperto che le piante di mais integrano due segnali volatili, l’indolo e l’acetato di esenile, in risposte di difesa forti e specifiche che aumentano la loro resistenza contro gli erbivori masticatori.» I ricercatori hanno studiato anche le piante di riso, dove hanno scoperto che l’indolo aumenta la diffusione della via di segnalazione di difesa precoce della pianta, compresa una specifica via di chinasi attivata dal mitogeno. Alla percezione dell’indolo, questa chinasi aumenta la produzione di ormoni dello stress jasmonato, che in ultimo porta a una difesa più forte. Nuovi spunti sulle sostanze volatili delle piante Il progetto PERVOL, che ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca, è riuscito a identificare i primi componenti della segnalazione necessari per percepire le sostanze volatili indotte dagli erbivori nelle piante. «Avere la possibilità di effettuare screening volatili ad alta risoluzione su molte piante ci ha aperto gli occhi sull’interazione rapida e dinamica in atto tra le piante che si scambiano segnali volatili», sottolinea Erb. Inoltre, fa avanzare il campo della ricerca sulle sostanze volatili delle piante, fornendo nuovi spunti sui meccanismi di questo affascinante fenomeno.» Durante il progetto, i ricercatori hanno scoperto una serie di nuovi geni candidati con una funzione sconosciuta, che probabilmente sono coinvolti nella percezione volatile delle piante e richiederanno ulteriori indagini. «Abbiamo intenzione di esplorare ulteriormente il rapido scambio di informazioni volatili tra le piante e di continuare la nostra caccia ai meccanismi di percezione volatile e ai potenziali recettori», conclude Erb. Parole chiave PERVOL, piante, sostanze volatili, segnalazione delle piante, fitologia, tecnologia robotica, spettrometro
