Uno studio coordinato chiarisce i meccanismi tramite cui nell'ovulo delle piante a fiore, le angiosperme, viene “scelta” la cellula destinata a dare origine al gamete femminile. Comprendere i processi che regolano la riproduzione delle piante può contribuire a migliorare fertilità e produttività delle colture e a sviluppare strategie più efficaci e sostenibili per l'agricoltura del futuro
La vita delle piante inizia qui: il processo che seleziona la cellula madre del gamete.
Nelle angiosperme, cioè le piante da fiore, il gruppo vegetale oggi più ricco di specie e più diffuso sul pianeta, il centro della vita riproduttiva è nascosto proprio nel fiore. È lì che si formano e maturano gli organi che permettono alla specie di continuare a esistere e, sempre lì, prende forma una delle strutture più affascinanti e delicate della biologia vegetale: l’ovulo. In questa minuscola “stanza” di tessuti, invisibile a occhio nudo ma estremamente complessa, si sviluppa la cellula destinata a diventare il gamete femminile, che dopo la fecondazione darà origine all’embrione racchiuso nel seme e quindi a una nuova pianta.
Tutto inizia con questa grande decisione nell'ovulo della pianta. Ci sono tutte queste cellule diverse, ma solo una viene scelta come punto di partenza per la linea germinale femminile. Quella è chiamata cellula madre megaspora, o MMC (Megaspore Mother Cell) in breve. È una specie di primo vero passo verso la creazione del vero gamete femminile.
Cosa spinga la pianta a scegliere quella particolare cellula rispetto alle altre. Ad esempio, quali segnali a livello molecolare lo rendono così esatto? Deve essere preciso affinché la riproduzione funzioni correttamente.
Lo hanno capito alcuni ricercatori dell’Università di Milano e dell’Università Humboldt di Berlino. Hanno lavorato insieme e hanno pubblicato i loro risultati su Nature Communications (1). Il loro studio mostra che esiste questo complesso assetto genetico che controlla il modo in cui si forma il precursore dei gameti femminili nelle piante da fiore.
Da quanto hanno scoperto, la differenziazione delle MMCs (Megaspore Mother Cells) dipende da due fattori di trascrizione della famiglia dei domini MADS. Queste proteine si legano al DNA e modificano un gruppo di geni che gestiscono lo sviluppo delle piante, in particolare i fiori e la riproduzione. In questo caso, questi due si alleano con un'altra proteina chiamata SPOROCYTELESS, o talvolta NOZZLE, che è SPL/NZZ. Insieme formano un complesso che dà il via al programma riproduttivo femminile.
Questa combinazione porta all’accumulo di auxina in cellule specifiche dell’ovulo. L'auxina è questo ormone vegetale chiave e agisce come un segnale mirato. Quando è nella giusta quantità al posto giusto, innesca una risposta nelle cellule, lasciando che solo una di esse si trasformi nella MMC. Quindi, attraverso l’interazione di geni, proteine e ormoni, la pianta sceglie la sua futura cellula riproduttiva femminile.
Lo studio è stato condotto dalla professoressa Lucia Colombo (2) del Dipartimento di Bioscienze dell'Università degli Studi di Milano. In quella struttura ella svolge la sua attività di docente nell'ambito botanico. Sottolinea che comprendere la formazione dei gameti nelle piante non è solo una questione di biologia di base. Potrebbe davvero aiutare a rendere i raccolti più fertili e produttivi.
Alla fine, ciò significa strategie migliori per l’agricoltura sostenibile, soprattutto ora che la sicurezza alimentare e l’uso delle risorse sono questioni così importanti. Alcune persone potrebbero pensare che sia tutta teoria, ma ha legami con il mondo reale.
Riferimenti:
(2) Lucia Colombo
Descrizione foto: Ovuli di Arabidopsis thaliana in cui la cellula madre delle megaspore (MMC) ha iniziato la divisione meiotica. - Credit: Università di Milano.
Versione riassuntiva a cura della Redazione ECplanet / Articolo originale: Piante a fiore: svelato come viene scelta la cellula madre del gamete femminile