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Il meccanismo di sviluppo radicale delle piante: studio dimostra la ‘logica’ di crescita

Un team internazionale di scienziati ha chiarito il meccanismo attraverso il quale le piante modificano la struttura delle loro radici per massimizzare l’assorbimento delle sostanze nutritive dal terreno. Lo studio, pubblicato sulla rivista Developmental Cell, è stato in parte sovvenzionato dall’UE.

L’autrice, Eva Benkova dell’Istituto di biotecnologia delle Fiandre (VIB) in Belgio, ha ricevuto una starting grant di 1,3 Mio EUR dal Consiglio europeo della ricerca (CER) per il progetto HCPO (“Hormonal cross-talk in plant organogenesis”).

Le piante prendono la maggior parte dell’azoto in forma di nitrato dalla terra. I livelli di nitrato nel suolo però variano ampiamente, quindi quando le radici della pianta incontrano una zolla di terreno ricca di nitrato, la pianta comincia a formare radici laterali. In questo modo le piante assicurano che il loro sistema di radici sia più fitto nelle zone del terreno più ricche di sostanze nutritive.

Oltre a fornire alle piante l’azoto per fini nutritivi, il nitrato agisce come un’importante molecola segnalatrice nella pianta e ha un ruolo di primo piano per il metabolismo e la crescita della pianta. Il nitrato segnalatore è inoltre particolarmente importante nello sviluppo di radici laterali.

Ricerche precedenti hanno dimostrato che una proteina trasportatrice chiamata NRT1.1 è responsabile dell’assorbimento del nitrato dal terreno e aiuta anche a rilevare il nitrato e a segnalarlo. In questo studio, condotto dal dott. Alain Gojon del Dipartimento di biochimica delle piante e fisiologia molecolare di Montpellier, in Francia, i ricercatori hanno deciso di studiare il ruolo della NRT1.1 nella crescita di radici laterali nella Arabidosis thaliana, o arabetta comune.

È stata una sorpresa per il team scoprire un collegamento tra la NRT1.1 e l’ormone principale della pianta, l’auxina, che, tra le altre cose, ha un ruolo di primo piano nello sviluppo delle radici. La ricerca ha rivelato che oltre a trasportare il nitrato, la NRT1.1 facilita anche il trasporto di auxina.

Quando le concentrazioni di nitrato sono basse, la NRT1.1 ferma l’accumulo di auxina nella punta della radice laterale. “Questo a sua volta reprime la crescita [delle radici laterali]”, spiegano i ricercatori.

Al contrario, quando i livelli di nitrato sono alti, la NRT1.1 permette all’auxina di accumularsi nelle punte delle radici laterali, stimolandone così la crescita.

Questi risultati illustrano come i livelli di nitrato influenzano l’accumulo di auxina nelle radici laterali.

“Secondo noi la NRT1.1 reprime la crescita delle radici laterali quando c’è poco nitrato disponibile promuovendo il trasporto dell’auxina dalle punte delle radici laterali verso la base della radice. Allo stesso modo, la grande disponibilità di nitrato stimola la crescita delle radici laterali inibendo il trasporto di auxina dipendente dalla NRT1.1 e permettendo che l’auxina si accumuli nelle punte delle radici”, ha concluso il dott. Gojon. “Questo definisce un meccanismo che connette la segnalazione della sostanza nutritiva e dell’ormome durante lo sviluppo degli organi”.

Oltre ai ricercatori di Montpellier e del VIB, hanno partecipato allo studio scienziati dell’Istituto di botanica sperimentale presso l’Accademia delle scienze della Repubblica ceca e l’Umeå Plant Science Centre dell’Università svedese di Scienze agrarie.

Per maggiori informazioni, visitare:

Developmental Cell:
http://www.cell.com/developmental-cell/home

Consiglio europeo della ricerca (CER):
http://erc.europa.eu/

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