Nuova ricerca rivela che le piante comunicano attraverso sostanze chimiche volatili per attivare le difese contro danni e minacce esterne.
Le persone parlano, i soldi parlano – e ora, secondo una nuova ricerca, anche le piante parlano. Mentre dal 1983 sapevamo che le piante si comunicano tra di loro, un team ha analizzato da vicino le sostanze chimiche coinvolte in questa comunicazione.
Quando un animale o un escursionista danneggia una pianta, vengono rilasciati composti organici volatili (VOC). Le piante vicine a quella attaccata ricevono questi VOC che agiscono come un segnale per le piante indenni di attivare le loro difese. Più di 30 diverse specie di piante sono note per comunicare in questo modo, tuttavia, ciò che accade all’interno delle piante a livello molecolare rimane poco compreso.
Per studiare meglio ciò che stava accadendo, il team ha allestito un sistema di imaging utilizzando piante che esprimevano un biosensore fluorescente per il Ca2+ che poteva catturare i momenti in cui i VOC venivano assorbiti dalle altre piante.
“Abbiamo costruito un’apparecchiatura per pompare i VOC emessi dalle piante alimentate da bruchi su piante vicine indenni e l’abbiamo combinata con un sistema di imaging fluorescente in tempo reale in campo aperto”, ha detto il professor Masatsugu Toyota, il capo del team, in una dichiarazione.
Il team ha dimostrato che i cambiamenti nelle concentrazioni di Ca2+ attivano le difese.
“Questa innovativa configurazione ha visualizzato esplosioni di fluorescenza che si diffondono in una pianta di senape Arabidopsis thaliana dopo l’esposizione ai VOC emessi dalla pianta danneggiata dagli insetti”, ha continuato Toyota. “Le piante creano sensori fluorescenti per il Ca2+ intracellulare e quindi i cambiamenti nella concentrazione di Ca2+ intracellulare possono essere monitorati osservando i cambiamenti nella fluorescenza”.
Il team ha scoperto che sia i VOC rilasciati dalle foglie consumate dai bruchi che i VOC rilasciati dalle foglie schiacciate artificialmente dal team hanno attivato cambiamenti di Ca2+ nelle piante indenni vicine.
I ricercatori hanno deciso di esaminare più da vicino i tipi di VOC che stavano causando i cambiamenti del segnale di Ca2+. Hanno scoperto che due VOC, (Z)-3-esenale (Z-3-HAL) e (E)-2-esenale (E-2-HAL), causavano cambiamenti nei segnali di Ca2+. Queste due sostanze chimiche hanno un odore simile all’erba e sono conosciute come volatili delle foglie verdi (GLV).
“Le piante non possiedono un ‘naso’, ma gli stomi fungono da passaggio delle piante facilitando l’ingresso rapido dei GLV negli spazi intercellulari dei tessuti delle foglie”, dice Toyota.
Quando osservato in una pianta che esprime il biosensore fluorescente, Z-3-HAL ha attivato i segnali di Ca2+ prima nelle cellule delle guardie, in circa un minuto, e poi nelle cellule mesofille. Tuttavia, le cellule epidermiche sono state più lente a generare i segnali di Ca2+.
“Abbiamo finalmente svelato la storia intricata di quando, dove e come le piante rispondono ai ‘messaggi di avvertimento’ nell’aria provenienti dalle loro piante vicine minacciate”, dice. “Questa rete di comunicazione eterea, nascosta alla nostra vista, svolge un ruolo fondamentale nel proteggere le piante vicine da minacce imminenti in modo tempestivo”, ha concluso Toyota.
L’articolo è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.
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