Gli stress delle piante aumenteranno a causa dei cambiamenti climatici. La conseguente riduzione della produttività delle colture sarà un ulteriore fattore di criticità per la sicurezza alimentare globale. È allo studio una nuova tecnologia che utilizza nanosensori per rilevare lo stress delle piante prima che compaiano sintomi visibili e poi intraprendere azioni correttive per ridurre la perdita di resa
Diagnosi precoci per interventi tempestivi
Lo stress delle piante è diventato molto frequente. In tutto il mondo i cambiamenti climatici sottopongono le piante a stress ambientali che influiscono negativamente sulla loro crescita e sulla loro produttività, riducendo in modo significativo la resa delle colture.
I diversi tipi di stress delle piante
I fattori che determinano lo stress delle piante sono comunemente suddivisi in due categorie: stress abiotici, causati da condizioni ambientali avverse come siccità, luce non ottimale, stress da calore, carenza di nutrienti e stress biotici causati da agenti patogeni e ferite da parassiti.
Le previsioni lasciano supporre che la situazione peggiorerà a causa dei cambiamenti climatici: la conseguente riduzione della produttività delle colture sarà un ulteriore fattore di criticità per la sicurezza alimentare globale.
È utile, pertanto, aumentare la resilienza delle colture allo stress ambientale e le piante stesse possono aiutarci a trovare le risposte.
Servono tecnologie in grado di rilevare rapidamente i cambiamenti biochimici indotti nelle colture dalle situazioni di stress: in questo modo gli agricoltori potranno intervenire tempestivamente per preservare la resa. Gli scienziati, invece, potranno comprendere quali processi possono innescare la resilienza agli stress.
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Le molecole di segnalazione prodotte dalle piante
Quando le piante sono sottoposte a situazioni di stress, le foglie producono delle sostanze chimiche definite “molecole di segnalazione” che stimolano nella pianta una risposta di adattamento. Ad esempio, se una pianta viene mangiata dagli insetti, le foglie producono una molecola di segnalazione che stimola il resto della pianta a produrre una sostanza chimica che respinge gli insetti.
Le piante cosiddette “sentinella” potrebbero dare un allarme tempestivo se sta iniziando un’infezione della pianta o se viene attaccata dagli insetti. Sembra infatti che le piante sentinella abbiano dei sensori luminosi che reagiscono quando le foglie manifestano uno stress delle piante. Le due molecole che si attivano più di frequente in caso di stress delle piante sono il perossido di idrogeno e l’acido salicilico. Tuttavia, non è ancora chiaro quali siano e in quale sequenza si mettano in moto i meccanismi che attivano queste sostanze.
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I nanosensori individuano precocemente lo stress delle piante
Un gruppo di ricercatori ha pubblicato in “Nature Communications” l’articolo Deconding early stress signaling waves in living plants using nanosensor multiplexing che illustra le procedure che hanno seguito nel loro studio. Hanno sottoposto le piante di Brassica rapa subsp. Chinensis (Pak choi) a differenti tipi di stress, ovvero luce, calore, stress patogeno e ferite meccaniche. Con l’uso di nanosensori hanno monitorato le reazioni delle piante e formulato un modello cinetico biochimico che riesce a codificare le informazioni relative allo stress.
Rilevare una criticità prima che compaiano sintomi visibili permette di intraprendere azioni correttive per ridurre la perdita di resa. I metodi di rilevamento attuali comportano test di laboratorio e danno un risultato quando lo stress è in fase avanzata. Questa nuova ricerca promette invece di avere risultati immediati.
