Ricerca innovativa sull’impollinazione per dare slancio all’agricoltura
Per le piante è importante avere un aspetto, odore e sapore gradevole, perché ciò permette l’impollinazione da parte di insetti e piccoli animali, che trasferiscono il polline di fiore in fiore. Ma quali sono i processi biologici nelle piante che creano questi segnali per gli impollinatori? La dott.ssa Monica Borghi, borsista Marie Skłodowska-Curie e poi all’Università di Wageningen, nei Paesi Bassi, ha condotto uno studio sullo sviluppo di questi tratti. “Le piante attirano gli animali impollinatori usando una serie di sostanze prodotte nei fiori, come ad esempio le molecole profumate e colorate, nonché il nettare per nutrirsi. Volevamo capire meglio come la produzione di tali sostanze nei fiori contribuisce a un’adeguata impollinazione delle colture,” spiega Borghi. L’impollinazione contribuisce agli oltre 200 miliardi di dollari USA di fatturato dell’agricoltura mondiale, a raccolti migliori e alla qualità di frutta e verdura. Il processo di impollinazione permette alle piante di essere fertilizzate. Tuttavia, mentre colture quali frumento, granturco e riso si autoimpollinano, molte colture agricole ‒ fragole, mele, pere, cipolle, meloni e caffè ‒ hanno bisogno dell’aiuto degli animali. Capire da cosa sono attratti e sostenuti gli animali impollinatori è quindi importante e potrebbe portare allo sviluppo di nuove procedure biocompatibili per aumentare la resa e la qualità delle colture. Borghi, che lavorava nel laboratorio di fitologia di Harro Bouwmeester, stava studiando l’Arabidopsis per analizzare i composti chimici, o metaboliti, che la pianta produce e rilascia attraverso i fiori. Questi includono il nettare e il polline, composti da zuccheri e proteine e altre molecole biologiche che producono odori e colori. “L’Arabidopsis è una pianta che appartiene alla famiglia delle crocifere, in cui l’impollinazione è importante per la produzione dei semi. Lo stesso vale per la colza e anche per molte altre brassicaceae, come ad esempio i cavoli,” spiega Borghi. Il genoma dell’Arabidopsis è stato sequenziato nel 2001 e già esiste una grande banca dati di informazioni sui geni della pianta, che la rende utile per identificare i geni che regolano la produzione delle piante di fragranze, colori e nettare. Nel progetto biennale conclusosi a giugno, Borghi ha usato fiori congelati per estrarre le sostanze chimiche responsabili di colori e odori, nonché gli zuccheri e le proteine presenti nel nettare. Questi sono stati analizzati attraverso una varietà si tecniche di cromatografia e spettrometria. La ricercatrice ha poi tentato di correlare questi dati con le informazioni genetiche. “Stiamo tentando di capire quali geni controllano la produzione dei segnali impollinatori nei fiori,” spiega Borghi. Per verificare se una particolare caratteristica rendeva il fiore più o meno attraente per gli animali impollinatori, Borghi ha sperimentato con i sirfidi. Lo ha fatto usando “Arabidopsis knock-out” ‒ piante con geni disattivati per arrestare la produzione di determinati metaboliti che producono colore, odore o nettare nei fiori. “Per questi esperimenti abbiamo permesso alle mosche di scegliere tra la pianta selvatica e ciascuna delle piante con un gene disattivato, registrando le loro preferenze. I nostri risultati preliminari rivelano che le mosche erano in grado di distinguere e imparare rapidamente a visitare le piante che offrono di più, ad esempio più nettare,” dice Borghi. “Abbiamo generato una grande quantità di dati sull’espressione genica e sulla composizione metabolitica durante lo sviluppo floreale. Ora speriamo di generare e convalidare nuove ipotesi su come le piante sono in grado di regolare la produzione di odori, colori e nettare,” dice Borghi. Il progetto viene attualmente continuato all’Istituto Max Planck di fisiologia molecolare delle piante, a Potsdam-Golm, Germania.
Parole chiave
MEPOL, impollinazione, segnali floreali, comunicazione chimica e visiva, nettare, Arabidopsis
