Scoperta una proteina che protegge le piante dalla luce solare in eccesso. La luce solare è indispensabile alle piante per la fotosintesi ma se è troppo intensa fa male alle piante. Quelle con la proteina Lhcb8 catturano meno luce, ma in modo più efficiente
Una scoperta utile per le coltivazioni agronomiche
Una nuova proteina è l’alleata ideale delle piante quando sono esposte a una luce solare troppo intensa.
La luce solare è indispensabile alle piante per la fotosintesi, un processo fondamentale con cui le piante producono il proprio nutrimento e rilasciano ossigeno nell’atmosfera. Inoltre, la fotosintesi contribuisce a regolare il clima perché assorbe anidride carbonica.
La luce solare troppo intensa danneggia le piante
La luce solare troppo intensa fa male alle piante. Quando la radiazione solare è molto intensa, una parte dell’energia genera molecole tossiche per l’organismo vegetale, causandone il deperimento e limitandone la produttività.
In questo caso, la natura mette in atto un sistema di autodifesa grazie a una proteina fotosintetica che aiuta le piante a gestire al meglio la luce solare troppo intensa.
La scoperta di questa proteina si deve a un gruppo di ricercatori del laboratorio di Fotosintesi e bioenergie del dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona che ha lavorato in collaborazione con il laboratorio delle Biomacromolecole dell’Accademia delle Scienze di Pechino.
La ricerca A stress-induced paralog of Lhcb4 controls the photosystem II functional architecture in Arabidopsis thaliana è stata pubblicata dalla prestigiosa rivista scientifica “Nature” e ha ricevuto un finanziamento dal fondo per la ricerca di base Erc Advanced Grant “GrInSun”.
L’origine dello studio
I ricercatori avevano osservato che alcune piante, molto diverse tra loro e appartenenti a ecosistemi differenti (come l’abete rosso delle foreste nordiche e la Welwitschia del deserto del Namib), producono in grandi quantità la stessa proteina Lhcb8.
Questa proteina fa parte del sistema che le piante utilizzano per catturare la luce e svolgere la fotosintesi. A differenza della maggior parte delle piante, che preferiscono un’altra proteina chiamata Lhcb4, queste specie “estreme” sembrano affidarsi a Lhcb8 per sopravvivere alla luce intensa.
Ipotizzando che Lhcb8 contribuisse a proteggere la pianta da un’eccessiva esposizione luminosa, i ricercatori dell’Università di Verona hanno creato piante che producono solo Lhcb4 o solo Lhcb8 con tecniche di editing genetico.
La proteina Lhcb8 difende la pianta dalla luce in eccesso
Con i colleghi cinesi hanno studiato al crio-microscopio elettronico la struttura del fotosistema II (ovvero il cuore della fotosintesi) per comprendere meglio le differenze tra le due proteine.
Hanno così scoperto che le piante con Lhcb8 presentano un “sistema antenna” ridotto del 40%: cioè catturano meno luce, ma in modo più efficiente. Inoltre, subiscono meno danni quando sono esposte alla piena luce e lasciano passare più fotoni alle foglie sottostanti.
Ciò genera un effetto vantaggioso per tutta la pianta: le foglie superiori restano sane più a lungo, mentre quelle inferiori ricevono più luce del solito e sono quindi più produttive.
Uno strumento per affrontare i cambiamenti climatici
Spiega Luca Dall’Osto dell’Università di Verona: «Capire i meccanismi che prevengono gli stress ambientali è fondamentale per salvaguardare la produttività delle colture.
In questo caso, una volta identificato il funzionamento della proteina nel processo di difesa dalla luce in eccesso, è possibile trasferire le conoscenze acquisite ai processi di coltivazione di specie di interesse agronomico che crescono in climi a elevata esposizione solare.
I cambiamenti climatici pongono sfide sempre più complesse all’agricoltura. Il risultato raggiunto con questa ricerca potrebbe offrire un nuovo strumento per affrontare le sfide degli anni a venire».
