Scoperto come le piante utilizzano la luce nel processo di fotosintesi clorofilliana

LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA è il processo con cui le piante convertono la luce del sole in energia chimica, così da potersi nutrire e sviluppare. Di tutta quella che le colpisce, però, fino a circa l’80% non sono in grado di utilizzarla, e se ne devono rapidamente liberare. Perché questo sovraccarico di luce risulta essere dannoso per la fotosintesi che, quindi, non funziona al meglio. Tanto da avere ricadute sul potenziale di crescita delle piante stesse. Limitando, di fatto, anche le quantità che si potrebbero potenzialmente produrre in agricoltura.

Questo sistema di difesa con il quale riescono a dissipare la luce in eccesso è stato scoperto da un team di ricercatori del Dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona, dell’Università della California (UC Berkeley) e dell’università svedese di Lund. Lo studio, pubblicato oggi sulla rivista Nature Plants, consente di immaginare un futuro roseo per ciò che riguarda la quantità totale di cibo che potrebbe essere prodotta sul pianeta.

Controllando attraverso l’ingegneria genetica questo meccanismo, e quindi la crescita stessa, sarebbe possibile aumentare la produttività delle colture così da soddisfare la domanda globale, sempre più crescente. La stima fatta dalle Nazioni Unite, infatti, è di un aumento della richiesta pari a circa l’80% entro il 2050. Un obiettivo che si potrebbe raggiungere soltanto attraverso nuove tecniche di coltivazione e produzione in quanto quelle attuali si rivelerebbero non sufficienti.

«Ora che conosciamo il punto in cui origina il meccanismo, ed in cosa consiste, possiamo pensare di modificarlo, adattandolo alle nostre esigenze», rileva Luca Dall’Osto, del laboratorio di Fotosintesi e Bioenergie di Verona. «Agendo sulla sensibilità di questo ‘interruttore molecolare’, si potrà regolare l’efficienza della trasformazione della luce solare da parte degli organismi fotosintetici. L’obiettivo è quello di modulare tali reazioni intervenendo con tecniche di ingegneria genetica, per trasformare in biomassa almeno una parte dell’energia luminosa altrimenti dispersa in misura rilevante, fino all’80%. Questo potrà essere applicato negli ambienti di agricoltura intensiva dove tale percentuale potrà scendere al 20% consentendo così di aumentare la resa della pianta in termini di produzione».

LA RICERCA – Lo studio si è focalizzato sulle prime attività svolte dalle piante per raccogliere e convogliare l’energia luminosa. Il particolare sul sistema adottato per difendersi dalle molecole tossiche prodotte quando l’energia della luce assorbita dai tessuti verdi non può essere completamente utilizzata dal metabolismo cellulare. Attraverso tecniche di imaging della fluorescenza, il team ha scoperto che minore era la luce maggiore era la crescita.

«Con la fotosintesi, le piante usano l’energia solare per assorbire l’anidride carbonica dall’atmosfera e convertirla in biomassa, che noi utilizziamo per nutrirci, o come carburante, o come materia prima rinnovabile per molte industrie», spiega Roberto Bassi, docente di Fisiologia Vegetale specializzato in ingegneria proteica. «In pieno sole, tutte le piante assorbono più luce di quanto il loro metabolismo possa utilizzare per la crescita. L’energia in eccesso rende le molecole della clorofilla altamente reattive verso l’ossigeno, attivando reazioni distruttive che inattivano irreversibilmente la fotosintesi stessa, e riducono la produttività vegetale. Quando questo avviene le piante innescano, attraverso un interruttore molecolare, delle reazioni ultrarapide che avvengono in picosecondi, ossia millesimi di miliardesimi di secondo, e che competono con quelle distruttive e le prevengono. In pratica consentono alla foglia di disperdere l’energia in eccesso in forma di calore, in un processo chiamato con una sigla: NPQ. Il sistema è simile ad un circuito elettrico di sicurezza, in cui il sovraccarico di energia viene scaricato a terra evitando danni al sistema»

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