Gestire e controllare la crescita delle piante, le loro risposte fisiologiche e immunitarie, il tutto utilizzando la sola luce capace di attivare o disattivare per il tempo che si desidera determinati geni. Pubblicata su Nature Methods, la ricerca ha elaborato un nuovo strumento chiamato PULSE (Plant Usable Light-Switch Elements), supportato da un elaborato modello matematico. Secondo i ricercatori, in futuro questa tecnologia che utilizza luce di diverso colore potrebbe contribuire a potenziare le difese delle piante contro gli agenti patogeni migliorando così le rese: un metodo sicuramente meno invasivo rispetto all’uso di sostanze chimiche o fitofarmaci

Di Valentina Bonazza

Una nuova ed interessante ricerca ha trovato un modo per controllare la crescita e i processi delle piante tramite l’optogenetica, ovvero l’approccio genetico per il controllo, tramite la luce, dei processi cellulari, in questo caso delle piante. Pubblicata a giugno sulla rivista Nature Methods, la ricerca evidenzia come sia possibile controllare i processi biologici delle piante grazie alla luce “colorata”, capace di “spegnere” o “accendere” determinati geni. Questa ricerca potrebbe trovare un’applicazione pratica nell’ambito agricolo ad esempio, per far crescere più velocemente le colture in serra e migliorare così la resa e la prestazione dei raccolti. La ricerca è stata condotta dall’Università Heinrich Heine e dal Cluster of Excellence on Plant Sciences (CEPLAS) di Düsseldorf, in collaborazione con i colleghi dell’Università di Friburgo e dell’Università dell’East Anglia (UEA).

Certo, l’utilizzo della luce colorata nelle serre per la crescita delle colture di per sé non è cosa nuova, da tempo si utilizzano luci led di diverse gradazioni per la crescita delle piante in serra e in ambito vertical farming, ma con questo studio, i ricercatori hanno analizzato per la prima volta i meccanismi di accensione e spegnimento dei geni indotti da diversi tipi di luce colorata. Da questi studi è nato il nuovo strumento PULSE (Plant Usable Light-Switch Elements), che può essere utilizzato per le piante che crescono con normali cicli diurni e notturni: “In futuro si potrà modulare il modo in cui le piante crescono – sottolinea il dottor Ben Miller, della Scuola di Scienze Biologiche dell’UEA –, rispondono e si adattano al loro ambiente, con spunti di luce”.

Nello specifico, il progetto collega due temi caldi della biologia: l’optogenetica e la biologia sintetica. “Il nostro team ha lavorato sull’optogenetica, utilizzando la luce per controllare con precisione i processi biologici, nelle piante – ha spiegato il dottor Ben Miller –. L’uso dell’optogenetica nelle piante non era stato possibile prima, perché le piante reagiscono naturalmente alla luce nel corso della loro crescita. Qualsiasi interruttore genetico controllato dalla luce sarebbe quindi costantemente attivo. Ma con questo studio abbiamo sviluppato un sistema speciale che supera questo problema e ci permette di controllare diversi processi cellulari nelle piante utilizzando la luce. Ora possiamo usare una luce rossa per attivare l’espressione genica (n.d.r. il processo attraverso cui l’informazione contenuta in un gene costituita di DNA viene convertita tipicamente in una proteina) in un preciso momento, mentre una luce bianca ambientale può essere usata come un ‘interruttore di spegnimento’ per invertire il processo. Processo che può essere ripetuto un numero qualsiasi di volte”.

“Possiamo usare questo sistema – prosegue Miller – per manipolare le risposte fisiologiche nelle piante, per esempio la loro risposta immunitaria, e forse il loro sviluppo, la crescita, la segnalazione ormonale e le risposte allo stress. In futuro, questa ricerca potrebbe permetterci di modulare il modo in cui le piante crescono, rispondono e si adattano all’ambiente, il tutto tramite il controllo della luce”.

“Per esempio, abbiamo dimostrato che le risposte immunitarie delle piante possono essere attivate e disattivate utilizzando il nostro sistema a luce controllata. Se questo sistema venisse utilizzato nelle colture, potremmo potenzialmente migliorare le difese delle piante contro gli agenti patogeni e migliorare così le rese. Usare la luce per controllare i processi biologici è molto meno invasivo e più reversibile rispetto all’uso di sostanze chimiche o fitofarmaci, quindi questo nuovo sistema nelle piante è un nuovo strumento davvero interessante per noi per rispondere alle domande fondamentali della biologia vegetale”.

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