Gli scienziati della UC Riverside hanno fatto progredire significativamente la corsa per controllare le risposte delle piante alla temperatura su un pianeta in rapido riscaldamento. La chiave di questa svolta è il miRNA, una molecola quasi 200.000 volte più piccola della larghezza di un capello umano.
Con aumenti moderati della temperatura, le piante crescono più alte per evitare il terreno più caldo e ottenere aria più fresca. Uno studio fondamentale pubblicato sulla rivista Nature Communications dimostra che per questa crescita sono necessari microRNA o miRNA. Lo studio identifica anche quali molecole di miRNA , tra oltre 100 possibilità, sono quelle essenziali.
“Abbiamo scoperto che senza miRNA le piante non cresceranno, anche se alziamo le temperature, anche in presenza di ormoni della crescita aggiunti”, ha detto il professore di botanica dell’UCR e coautore dello studio Meng Chen.
L’RNA è un acido nucleico presente in tutte le cellule viventi e il suo ruolo è quello di agire come un messaggero che trasporta istruzioni dal DNA di una cellula per creare una varietà di proteine. Il microRNA è anche necessario per uno sviluppo sano nelle cellule biologiche. Viene creato per legarsi a uno specifico bersaglio di RNA e impedire a quel bersaglio di creare ciò per cui è stato progettato.
“Il miRNA inibisce la produzione del suo RNA bersaglio inducendo una scissione nel suo bersaglio o inibendo il suo RNA bersaglio dalla traduzione in un’altra proteina”, ha detto il professore di botanica dell’UCR e coautore dello studio Xuemei Chen.
Il laboratorio di Xuemei Chen all’UCR ha aiutato a scoprire il miRNA nelle piante. Il laboratorio di Meng Chen ha precedentemente identificato i componenti coinvolti nelle prime fasi della sensibilità alla temperatura delle piante. I due gruppi di scienziati hanno unito le forze per scoprire se il miRNA, che è così significativo in altre forme di vita , abbia un ruolo anche nelle risposte termiche delle piante.
Per questo test, gli scienziati hanno osservato solo lievi aumenti di temperatura, da 21 a 27 gradi Celsius. Per riferimento, la temperatura ambiente è in media di circa 20 C. “Non abbiamo esaminato le risposte allo stress. Volevamo studiare il rilevamento della temperatura senza portarla a un livello che avrebbe ucciso le piante”, ha detto Meng Chen.
I ricercatori hanno preso l’Arabidopsis, una piccola pianta da fiore imparentata con la senape e il cavolo, e hanno studiato forme mutanti con livelli molto bassi di miRNA. Senza il miRNA, l’Arabidopsis mutante non potrebbe rispondere al cambiamento di temperatura crescendo come dovrebbe.
Poi hanno fatto un esperimento di genetica. “Abbiamo chiesto se potevamo effettuare ulteriori mutazioni sul mutante Arabidopsis carente nella produzione di miRNA e ripristinare la loro capacità di percepire la temperatura”, ha detto Xuemei Chen. Il secondo esperimento ha funzionato, “perfettamente”, ha detto, e ha rivelato un gene responsabile del ripristino dei livelli di miRNA e delle capacità di rilevamento del calore della pianta.
Successivamente, il team ha affrontato una sfida nella ricerca del preciso miRNA coinvolto nella risposta alla temperatura. Arabidopsis produce 140 molecole di miRNA. Gli scienziati presumevano che i livelli delle molecole responsabili sarebbero aumentati con la temperatura, ma non è andata così.
Ricordando che il miRNA si lega e spegne le molecole di RNA bersaglio, il team ha invece esaminato i livelli delle molecole di RNA bersaglio che erano diversi nella pianta mutante originale di Arabidopsis e nella seconda pianta mutante creata.
“Guardando questo abbiamo scoperto che gli obiettivi di 14 miRNA sono cambiati e, accanto agli obiettivi, abbiamo anche trovato il miRNA”, ha detto Xuemei Chen.
Dopo aver identificato le giuste molecole di miRNA, il team ha finalmente messo insieme un quadro completo della risposta alla temperatura. Coinvolge due parti essenziali: le molecole che percepiscono la temperatura e l’auxina, un ormone che consente una risposta a ciò che è stato percepito favorendo la crescita delle piante.
“Tra il sensore e il risponditore c’è il miRNA. Senza di esso, le piante possono percepire il calore ma non possono rispondere ad esso crescendo. È un guardiano che può spegnere o consentire alle piante di far fronte ai cambiamenti di temperatura ambientale”, ha affermato Meng Chen.
Durante i loro esperimenti, il team ha scoperto che il miRNA è necessario anche per la risposta delle piante all’ombra riflessa dalle piante vicine.
“La nostra scoperta ha collegato i punti tra tre elementi trovati in tutte le piante che sono fondamentali per le risposte delle piante ai loro ambienti”, ha detto Meng Chen. “Ciò include sensori che monitorano i cambiamenti di temperatura e luce, ormoni che guidano la crescita delle piante e miRNA che controlla lo sviluppo delle piante”.
I ricercatori sperano che le loro scoperte possano essere utilizzate per aumentare i raccolti mentre il clima cambia.
“Il potenziale è che lo usiamo per manipolare le risposte delle piante alla temperatura locale e alle condizioni di luce e controllare la loro crescita in ambienti diversi”, ha detto Meng Chen.
https://potatoes.news/without-this-plants-cannot-respond-to-temperature/Daily-News
