Resistere alla siccità senza compromettere la crescita e la produttività è una delle sfide più urgenti per l’agricoltura del futuro. Uno studio internazionale, pubblicato su Nature Communications, individua una possibile nuova strategia: 2 molecole sintetiche capaci di aiutare le piante a conservare acqua, attivando un meccanismo di difesa finora inesplorato. La ricerca è stata condotta da un ampio consorzio internazionale coordinato dalla Tohoku University, con la collaborazione del Dipartimento di Bioscienze dell’Università Statale di Milano. Il lavoro non solo apre nuove prospettive per la gestione dello stress idrico nelle piante, ma porta alla luce anche un meccanismo cellulare inatteso, che potrebbe contribuire a comprendere meglio come le piante si adattano alle condizioni ambientali più difficili.
Chiudere gli stomi per risparmiare acqua
Quando l’acqua scarseggia, le piante attivano naturalmente una risposta di difesa regolata dall’acido abscissico (ABA), un ormone che induce la chiusura degli stomi, le microscopiche aperture presenti sulla superficie delle foglie attraverso cui avvengono gli scambi gassosi e la traspirazione. La chiusura degli stomi permette di limitare la perdita d’acqua e rappresenta quindi uno dei principali meccanismi attraverso cui la pianta affronta la siccità. La risposta all’ABA, tuttavia, ha anche un costo: oltre a favorire la chiusura degli stomi, l’ormone attiva una più ampia risposta allo stress che può rallentare la crescita della pianta. È proprio questo limite che i ricercatori hanno cercato di superare: trovare molecole in grado di ridurre la perdita d’acqua senza innescare gli effetti indesiderati associati alla risposta all’ABA.
Due molecole per una risposta più mirata
Attraverso uno screening di composti chimici, il gruppo di ricerca ha individuato la molecola NS5806 e, successivamente, ne ha sviluppato una versione ottimizzata, denominata UA49. Entrambe le molecole agiscono su KAT1, un canale del potassio coinvolto nel processo di apertura degli stomi e normalmente inibito dall’ABA. Bloccando KAT1, NS5806 e UA49 favoriscono la chiusura degli stomi, riducendo la traspirazione e permettendo alla pianta di conservare una maggiore quantità d’acqua.
Gli esperimenti condotti su Arabidopsis thaliana, una specie ampiamente utilizzata nella ricerca biologica, hanno mostrato risultati promettenti: le piante trattate con le due molecole hanno una maggiore capacità di sopravvivere in condizioni di siccità. Il dato più interessante riguarda però gli effetti sulla crescita: a differenza dell’ABA, infatti, le nuove molecole non hanno mostrato di ritardare la germinazione dei semi né di compromettere lo sviluppo delle radici, due caratteristiche particolarmente importanti in vista di un possibile impiego futuro in agricoltura.
Una nuova via per la risposta allo stress
Lo studio ha portato anche a una scoperta inattesa sul piano biologico. Analizzando il meccanismo d’azione delle 2 molecole, i ricercatori hanno osservato che la chiusura degli stomi non avviene attraverso la tradizionale via di segnalazione dell’ABA, ma attraverso un percorso distinto, caratterizzato da un aumento prolungato della concentrazione di calcio all’interno delle cellule. I risultati suggeriscono inoltre che KAT1 non sia soltanto un canale deputato al trasporto degli ioni, ma possa avere un ruolo più ampio nella trasmissione dei segnali cellulari che regolano le risposte delle piante agli stress ambientali.
La scoperta amplia così la conoscenza dei meccanismi con cui le piante gestiscono la carenza d’acqua e, allo stesso tempo, indica una possibile direzione per lo sviluppo di nuove strategie contro gli effetti della siccità. L’obiettivo, in prospettiva, è rendere le colture più efficienti nell’uso dell’acqua senza pagare il prezzo di una riduzione della crescita e della produttività.
“Le due nuove molecole rappresentano candidati molto promettenti per lo sviluppo di una nuova generazione di biostimolanti e regolatori fisiologici, pensati per ridurre l’impatto della siccità sulle colture e migliorare l’efficienza nell’uso delle risorse idriche. Allo stesso tempo, queste molecole sono strumenti di ricerca preziosi, perché ci permettono di comprendere meglio i meccanismi molecolari con cui le piante percepiscono e affrontano gli stress ambientali,” spiega Alex Costa, docente del Dipartimento di Bioscienze e coordinatore scientifico della piattaforma di bioimaging UNITECH NOLIMITS dell’Università Statale di Milano.
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