domenica , 27 Novembre 2022
Ape che raccoglie polline su fiori

Gli organi maschili e femminili delle piante parlano come le cellule cerebrali

Secondo una ricerca condotta da scienziati in Portogallo, gli organi maschili e femminili delle piante comunicano alla stessa maniera delle cellule cerebrali. Uno studio pubblicato sulla rivista Science mostra come il polline, che contiene i gameti maschili della pianta, comunica con l’organo femminile della pianta usando un meccanismo generalmente osservato nel sistema nervoso degli animali. Per i ricercatori lo studio rivela un nuovo meccanismo soggiacente alla riproduzione nelle piante e apre una pista nuova ed entusiasmante nello studio delle modalità secondo cui la comunicazione intercellulare è conservata tra animali e piante.

La riproduzione vegetale è un processo complesso ed estremamente coordinato. I granuli di polline, che contengono i gameti maschili della pianta (cellule spermatiche), sono trasferiti dall’organo maschile del fiore (lo stame) all’organo femminile (il pistillo). Qui il polline germina, lasciando crescere un tubo pollinico che si allunga ed è condotto all’ovario, dove rilascia lo sperma. Lo sperma si fonde con le cellule uovo, dando vita a un embrione che è parte del seme.

In questo studio i ricercatori dell’Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) hanno studiato lo sviluppo dei tubi pollinici nel pistillo. Secondo i ricercatori, benché i biologi osservino da molti anni le oscillazioni regolari di diversi parametri che controllano la crescita dei tubi pollinici, la conoscenza degli effettivi canali molecolari che controllano queste oscillazioni e il loro risultato fisiologico è rimasta nebulosa.

Il dott. José Feijó, group leader all’IGC e professore all’Università di Lisbona, e i suoi colleghi hanno colmato questa lacuna cognitiva scoprendo che nel tabacco e nelle piante del genere Arabidopsis le oscillazioni di ioni di calcio nei tubi pollinici in formazione sono facilitate da canali denominati recettori GLR (Glutamate receptors-like). Inoltre hanno scoperto che questi canali sono aperti, tra gli altri componenti, da un raro aminoacido noto come D-serina (D-Ser).

Il D-Ser e i GLR non si trovano solo nelle piante e sono molecole chiave anche nella comunicazione cellula-cellula all’interno del sistema nervoso centrale degli animali: svolgono un ruolo centrale nei processi mnemonici e cognitivi del cervello e sono coinvolte in un’ampia serie di malattie neurodegenerative, come la sclerosi multipla, l’Alzheimer, la malattia di Huntington e altre. “E ora, sorprendentemente, si è scoperto che hanno una parte anche nella riproduzione delle piante”, hanno osservato i ricercatori.

L’équipe ha usato una variegata combinazione di tecniche genetiche, farmacologiche ed elettrofisiologiche per chiarire il ruolo dei geni GLR e del D-serina nei granuli di polline e il loro impatto fisiologico sulla riproduzione vegetale. Provando che i GLR sono canali di calcio, l’équipe ha anche risolto due enigmi di lungo corso nell’ambito della biologia vegetale, uno è la natura molecolare dei canali di calcio nella membrana esterna delle cellule vegetali. Il secondo è lo svelamento delle funzioni dei geni GLR nelle piante, un mistero che ha intrigato i biologi da quando è stato sequenziato il primo genoma della pianta modello Arabidopsis.

Le indagini dell’équipe hanno svelato che, inficiando le funzioni dei GLR nei gameti maschili, potevano provocare la parziale sterilità maschile: la pianta produceva meno semi e i tubi pollinici risultavano anomali.

Per quanto concerne l’aminoacido D-serina, l’équipe ha scoperto che attiva i GLR sulle punte dei tubi pollinici, consentendo agli ioni di calcio di fluire all’interno del tubo. Gli studiosi hanno portato un passo oltre la loro ricerca, dimostrando che il D-serina è prodotto effettivamente negli organi sessuali femminili e che anche l’assenza di D-serina in questi organi porta alla deformazione dei tubi pollinici. Nel complesso, queste scoperte suggeriscono in modo convincente che il D-serina prodotto negli organi riproduttivi femminili potrebbe svolgere un ruolo importante nel guidare i tubi pollinici verso la loro destinazione finale.

Il dott. José Feijó ha commentato che “i tubi pollinici sono un sistema modello per la crescita apicale delle cellule, un processo comune al lievito che si replica per scissione, ai funghi filamentosi, ai peli radicali delle piante e alle cellule nervose”. E ha aggiunto che questo lavoro di gruppo “che coinvolge geni analoghi nei processi di crescita nelle piante e negli animali evidenzia il modo in cui l’evoluzione riutilizza all’infinito i meccanismi efficaci”. Il dott. Feijó ha dichiarato che la ricerca “condotta sull’Arabidopsis e il tabacco ora spalanca le porte allo studio dei processi di comunicazione intercellulare conservati tra specie animali e vegetali”.

by cordis.europa.eu

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