Il rapporto reciprocamente vantaggioso tra funghi e piante
La natura è ricca di relazioni simbiotiche: dal piviere che si occupa della pulizia dentale dei coccodrilli, fino ai pesci pagliaccio e agli anemoni. A volte, però, per far funzionare questo rapporto una delle parti coinvolte deve adattarsi. Un esempio su tutti è la micorriza arbuscolare, una simbiosi tra piante e funghi basata sullo scambio reciproco di sostanze nutritive. «Il fungo raccoglie le sostanze nutritive minerali dal terreno e le trasporta direttamente alla radice della pianta», spiega Caroline Gutjahr, direttrice del Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology. «In cambio, il fungo riceve dalla pianta carboidrati e lipidi che questa ha generato attraverso la fissazione fotosintetica del carbonio.» La gran parte di questo scambio di nutrienti avviene attraverso una struttura fungina fortemente ramificata a forma di albero, chiamata arbuscolo, e la cellula della pianta ospite. Ma per consentire la formazione dell’arbuscolo, la cellula della pianta ospite deve riorganizzarsi internamente, con un processo graduale. «Nella prima fase, la cellula forma una struttura subcellulare che permette al fungo di entrare e formare un tronco», spiega Gutjahr. «Successivamente, l’arbuscolo inizia a sviluppare rami. Dopo alcuni giorni di scambio di sostanze nutritive, collassa e scompare dalla cellula ospite.» È noto che questo accordo, per realizzarsi, deve essere strettamente regolamentato, ma non è ancora chiaro come avvenga questa regolamentazione. Il progetto RECEIVE, finanziato dall’UE, è stato avviato per aiutare a rispondere a questo interrogativo. «I fattori di trascrizione possono contribuire allo sviluppo dell’arbuscolo regolando i geni, che diventano attivi nelle cellule colonizzate in ondate che guidano le diverse fasi dello sviluppo», aggiunge Gutjahr. «Questo progetto intendeva identificare i fattori di trascrizione e i loro geni bersaglio che determinano lo sviluppo dell’arbuscolo.» Un fattore di trascrizione è una proteina che controlla quando e come i geni vengono attivati o disattivati all’interno di una cellula.
La risposta alla carenza di fosfati regola la micorriza arbuscolare
Il progetto, sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca, ha innanzitutto esaminato le radici micorriziche che collegano il fungo alla pianta, in particolare le ondate di traduzione che avvengono durante lo sviluppo dell’arbuscolo. «Non solo siamo riusciti a caratterizzare meglio le proteine che sapevamo essere presenti durante le diverse fasi dello sviluppo dell’arbuscolo, ma abbiamo anche identificato nuovi fattori di trascrizione coinvolti nel suo sviluppo», osserva Gutjahr. L’équipe di ricerca ha inoltre scoperto il legame tra la micorriza arbuscolare e la risposta alla carenza di fosfati. È emerso che questa risposta, pur essendo fondamentale per aiutare le piante ad adattarsi alla carenza di fosforo, contribuisce anche a regolare la micorriza arbuscolare. «Questo dimostra che la micorriza arbuscolare fa davvero parte della strategia della pianta per rispondere alla carenza di fosfati ed è persino co-regolata con altre risposte a tale carenza, tramite lo stesso fattore di trascrizione», osserva Gutjahr. I dettagli di questa scoperta sono stati pubblicati su «Nature Communications».
Nuove avventure nella micorriza arbuscolare
Oltre a risolvere l’annosa questione di come le piante regolano la micorriza arbuscolare in risposta allo stato dei fosfati e a trovare nuovi regolatori trascrizionali, il progetto RECEIVE ha sviluppato nuovi metodi per studiare la micorriza arbuscolare in laboratorio. Grazie ad essi, il gruppo di ricerca è già al lavoro per capire quali condizioni ambientali influenzano l’azione dei fattori di trascrizione che regolano la micorriza arbuscolare e attraverso quale meccanismo molecolare. «La nostra ricerca ha ampliato le conoscenze sulla micorriza arbuscolare e al contempo ha aperto la strada a nuove entusiasmanti possibilità sperimentali per il nostro laboratorio, che certamente perseguiremo a breve», conclude Gutjahr.
Parole chiave
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