E piante anu culunizatu a maiò parte di a superficia di a Terra. Allora chì hè a chjave per u so successu?
A ghjente spessu pensa à e piante cum'è forme di vita simplici è senza sensu. Puderanu campà arradicati in un locu, ma più i scientisti amparanu di e piante, u più cumplessu è responsive avemu capitu chì sò. Sò eccellenti per adattà à e cundizioni lucali. I pianti sò specialisti, sfruttendu a maiò parte di ciò chì hè vicinu à induve germinate.
L'amparà nantu à e intricacies di a vita di a pianta hè più di una maraviglia inspirante in a ghjente. Studià e piante hè ancu di assicurà pudemu ancu cultivà i culturi in u futuru cum'è u cambiamentu climaticu rende u nostru clima sempre più estremu.
I signali ambientali formanu a crescita è u sviluppu di e piante. Per esempiu, assai piante usanu durata di u ghjornu cum'è u cue per innescà a fioritura. A mità oculata di e piante, i radichi, utilizanu ancu segni da u so circondu per assicurà chì a so forma hè ottimizzata per forage per acqua è nutrienti.
I radichi pruteghjanu e so piante da stress cum'è a siccità adaptendu a so forma (ramificazione per aumentà a so forma superficie, per esempiu) per truvà più acqua. Ma finu à pocu tempu, ùn avemu micca capitu cumu e radiche sentenu se l'acqua hè dispunibule in a terra circundante.
L'acqua hè a molècula più impurtante in a Terra. Troppu o troppu pocu pò distrughje un ecosistema. L'impattu devastanti di u cambiamentu climaticu (cum'è recentemente vistu in Europa è in l'Africa orientale) face tramindui inundazioni è siccità più cumuni. Dopu cambiamentu climàticu is fà mudelli di precipitazione sempre più erratica, imparendu cumu rispundenu e piante mancanza d'acqua hè vitale per fà i culturi più resistenti.
A nostra squadra di scientisti di piante è di terra è matematichi pocu scupertu quantu radiche di pianta adattà a so forma per maximizà l'assunzione di l'acqua. I radichi sò generalmente ramificati orizzontalmente. Ma fermanu a ramificazione quandu perdenu u cuntattu cù l'acqua (cum'è u crescente attraversu un spaziu pienu d'aria in a tarra) è e radiche ripiglià solu a ramificazione una volta chì ricunniscenu cù a terra umida.
A nostra squadra hà trovu chì i pianti utilizanu un sistema chjamatu l'idrosignale per gestisce induve e radiche si ramificanu in risposta à dispunibilità d'acqua in a terra.
L'idrosignalizazione hè a manera chì e piante sentenu induve si trova l'acqua, micca per mezu di i livelli di umidità direttamente, ma per sentendu altre molécule solubili chì si movenu cù l'acqua in e piante. Questu hè solu pussibule perchè (a cuntrariu cellule animali) e cellule vegetali sò cunnessi unu à l'altru da picculi pori.
Questi pori permettenu à l'acqua è e piccule molécule solubili (cumprese l'hormone) di trasfurmà inseme ràdica cellule e tessuti. Quandu l'acqua hè pigliata da a radica di a pianta, viaghja à traversu e cellule epidermiche più esterne.
E cellule radicali esterne cuntenenu ancu a l'hormone chì prumove a ramificazione chjamata auxina. L'assunzione di l'acqua innesca a ramificazione mobilizendu l'auxina in l'internu di i tessuti radicali interni. Quandu l'acqua ùn hè più dispunibule esternamente, dì chì quandu una radica cresce attraversu un spaziu pienu d'aria, a punta di a radica hà sempre bisognu d'acqua per cultivà.
Allora, quandu e radiche ùn ponu micca piglià l'acqua da a terra, anu da appughjà nantu à l'acqua da e so vini in u fondu di a radica. Questu cambia a direzzione di u muvimentu di l'acqua, facendu avà spustà fora, chì disturba u flussu di l'auxina di l'hormone branching.
A pianta face ancu un l'hormone anti-ramificazione chjamata ABA in i so vene radichi. L'ABA si move ancu cù u flussu di l'acqua, in a direzzione opposta à l'auxina. Allora quandu e radiche tiranu l'acqua da i vini di e piante, i radichi sò ancu attirà l'hormone anti-ramificazione versu elli stessi.
L'ABA ferma a ramificazione di e radiche chjudendu tutti i pori chjuchi chì cullighjanu e cellule radicali - un pocu cum'è e porte di sfondate in una nave. Questu sigilla e cellule di e radici l'una di l'altru è impedisce à l'auxina di muvimenti liberamente cù l'acqua, bluccà a ramificazione di e radici. Stu sistema simplice permette à e radiche di e piante di sintonizà a so forma à e cundizioni di l'acqua lucale. Hè chjamatu xerobranching (pronunciatu zerobranching).
U nostru studiu hà ancu truvatu chì e radiche di una pianta utilizanu un sistema simili per riduce a perdita d'acqua cum'è i so rimjiet. E foglie fermanu a perdita d'acqua durante e cundizioni di siccità chjudendu micro-pori chjamati stomata nantu à e so superfici. A chiusura di stomata hè ancu attivata da l'hormone ABA. In listessu modu, in e radiche ABA reduces perdita d'acqua chjudendu i nano-pori chjamati plasmodesmi chì uniscenu ogni cellula radicali.
E razzi di tomate, thale cress, maize, granu è orzu rispundenu à l'umidità in questu modu, malgradu l'evoluzione in diversi terreni è climi. Per esempiu, i pumati sò urigginati in un desertu sudamericanu, mentri thale cress vene da e regioni temperate di l'Asia centrale. Questu suggerisce chì u xerobranching hè un trattu cumuni in i pianti di fiori, chì sò più di 200 milioni d'anni più ghjovani di e piante senza fiori, cum'è i felci.
I radichi di felci, una spezia di pianta di terra in evoluzione iniziale, ùn rispundenu micca à l'acqua in questu modu. E so radiche crescenu più uniforme. Questu suggerisce chì e spezie di fioritura sò megliu per adattà acqua, stress cà i pianti terrestri prima cum'è felci.
I pianti fioriti ponu culunizà una gamma più larga di ecosistemi è ambienti chì e spezie non fiorite. Data i cambiamenti rapidi in i mudelli di precipitazione in u globu, a capacità di i pianti per sente è adattà à una larga gamma di cundizioni di umidità di a terra hè più impurtante avà chè mai.