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Come comunicano le piante tra loro? Un team di ricercatori guidato dal Professor Masatsugu Toyota dell’Università di Saitama in Giappone ci svela come avviene questo meccanismo. Si tratta di un fenomeno di comunicazione aerea che avviene tramite composti organici volatili. Infatti, quando una pianta subisce danni o attacchi da parte di insetti, emette VOCs, ovvero composti organici volatili, nell’atmosfera. Le altre piante che sono nelle vicinanze, avvertono i VOCs come segnale di pericolo e attivano le difese in caso di minacce future.
La comunicazione aerea tra le piante è già stata documentata in passato
La comunicazione aerea, attraverso i VOCs, tra le piante era già stata documentata nel 1983 ed è stata osservata in 30 specie vegetali differenti. Però ancora non erano ben chiari i meccanismi molecolari che sono alla base di questa comunicazione. A partire dalla percezione dei VOCs fino all’induzione delle difese. Invece, il team del Professor Masatsugu Toyota ha visualizzato in real time la comunicazione tra le piante. Lo ha fatto attraverso VOCs e ha capito come avviene il processo. I VOCs sono assorbiti dalle piante e innescano la risposta difensiva grazie al calcio (Ca2+).
Come si è svolta la ricerca su come comunicano le piante
Il team di ricerca ha costruito un’apparecchiatura per pompare i VOCs emessi dalle piante con bruchi, sulle piante non danneggiate che erano nei pressi, combinata con di imaging fluorescente in tempo reale in campo aperto. In questo modo è stato possibile individuare e visualizzare lampi di fluorescenza che si propagavano in una pianta di senape Arabidopsis thaliana dopo l’esposizione ai VOCs emessi dalle piante danneggiate dagli insetti. Questo accade perché le piante creano sensori di proteine fluorescenti per il calcio intracellulare, quindi le variazioni nella concentrazione di calcio intracellulare possono essere monitorate osservando i cambiamenti nella fluorescenza. I segnali di Ca2+ sono indotti dagli attacchi degli insetti ma anche dal danneggiamento manuale.
Per individuare che tipo di VOCs inducevano i segnali di Ca2+ nelle piante, i ricercatori guidati da Toyota hanno analizzato vari VOCs noti per indurre risposte difensive nelle piante. Hanno scoperto che due VOCs, il (Z)-3-esenale (Z-3-HAL) e l'(E)-2-esenale (E-2-HAL), entrambi aldeidi a sei atomi di carbonio, inducevano segnali di Ca2+ in Arabidopsis. Z-3-HAL ed E-2-HAL sono sostanze chimiche volatili con odori erbacei noti come volatili delle foglie verdi, emessi dalle piante danneggiate meccanicamente o dagli erbivori.
L’esposizione di Arabidopsis a Z-3-HAL ed E-2-HAL ha comportato la sottoregolazione di geni correlati alla difesa. Dunque, per capire il rapporto tra i segnali di Ca2+ e le risposte difensive, i ricercatori hanno trattato l’Arabidopsis con l’inibitore dei canali del calcio LaCl3 e l’agente chelante del calcio EGTA. in questo modo sono stati soppressi sia i segnali di Ca2+ che l’induzione di geni correlati alla difesa. Si è dimostrato così che l’Arabidopsis percepisce i GLVs e attiva le risposte difensive in modo dipendente dal calcio.
