La germinazione è una fase cruciale nella vita di una pianta. Durante questa fase la pianta diventa molto più vulnerabile. La sopravvivenza della giovane pianta dipende dalla tempistica di questa transizione e quindi è essenziale che questa fase sia finemente controllata. Un recente studio guidato da scienziati dell’Università di Ginevra (UNIGE) ha scoperto il termometro interno dei semi, che può ritardare o addirittura bloccare la germinazione se le temperature sono troppo elevate per la futura piantina. Questo lavoro potrebbe aiutare a ottimizzare la crescita delle piante in un contesto di riscaldamento globale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.
I semi appena formati sono dormienti e non sono in grado di germinare. Dopo alcuni giorni o 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 da parte della temperatura, chiamato 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. Il gruppo di Luis Lopez-Molina, professore presso il Dipartimento di Scienze Vegetali della Facoltà di Scienze dell’UNIGE, è interessato al controllo della germinazione nell’Arabidopsis thaliana, 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 termo-inibizione, gli scienziati hanno esplorato la traccia di fenomeni già descritti e del tutto simili nelle piante giovani, cioè in uno stadio di sviluppo più avanzato.
Il termometro interno
I cambiamenti di temperatura sono percepiti anche dalle piantine, nelle quali 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 del sole che è 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 nel prevenire la crescita.
Per capire se il fitocromo B svolge un ruolo anche nell’inibizione termica durante la germinazione, gli autori hanno sezionato i semi per separare i due tessuti: l’embrione (che darà la giovane pianta) e l’endosperma (tessuto nutritivo che controlla anche la germinazione nei semi di Arabidopsis). A differenza degli embrioni cresciuti a contatto con l’endosperma, i ricercatori hanno scoperto che gli embrioni privati dell’endosperma non sono in grado di arrestare la loro crescita a temperature troppo elevate, il che li porta alla morte.
Ottimizzare la germinazione delle colture
L’inibizione termica della germinazione è un nuovo esempio dell’influenza delle variazioni climatiche su alcuni fenomeni ciclici della vita vegetale (germinazione, fioritura, ecc.). ”Si prevede che questa caratteristica abbia un impatto sulla distribuzione delle specie e sull’agricoltura delle piante, impatto che sarà 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.
