Sostenibilità

Piante, studio spagnolo identifica proteina antigelo

Importante scoperta per ottenere colture più resistenti al freddo

Un team internazionale di ricercatori assieme al Consiglio superiore per la ricerca scientifica spagnolo (Csic), ha scoperto che la proteina denominata Hos15 svolge un ruolo chiave nell'adattamento delle piante a basse temperature. La scoperta, pubblicata sulla rivista Pnas, rende questa proteina un target molto utile per generare strumenti biotecnologici che consentano di ottenere colture con maggiore tolleranza al gelo.

Le gelate causano gravi perdite annuali di resa, soprattutto quando si verificano in momenti critici dello sviluppo vegetale, come la germinazione dei semi o la fioritura. Tuttavia è noto come un precedente periodo di esposizione delle piante a temperature moderatamente basse, chiamato processo di acclimatazione, possa consentire una maggiore tolleranza al gelo. Durante questa fase, le cellule vegetali producono sostanze crioprotettive e antiossidanti che proteggono le piante dal gelo o dai danni che esso produce. Negli ultimi decenni, la ricerca scientifica ha portato all'identificazione di numerosi geni fra cui quelli chiamati Cor (cold-responsive, ndr), che partecipano al processo di acclimatazione e permettono alla pianta di tollerare temperature fredde.

Il ricercatore José Manuel Pardo, dell'Istituto spagnolo di Biochimica vegetale e fotosintesi (Centro misto tra Csic e Università di Siviglia), spiega: "La proteina Hos15 svolge un ruolo chiave nel modulazione delle risposte di adattamento al freddo, agendo sulla cromatina. In condizioni di basse temperature, Hos15 si associa infatti alle proteine Cbf, fattori di trascrizione specializzati nella risposta al gelo che facilitano il loro legame con i geni Cor".

“Quando la temperatura è ottimale, i geni di risposta al freddo sono silenziati e quindi inattivi - aggiunge Vicente Rubio, del Centro spagnolo di Biotecnologia - Una riduzione delle temperature favorisce invece l'attività delle proteine Cbf, che si legano alle regioni dei promotori dei geni Cor e attivano la loro espressione. Le proteine Cbf, così, reclutano altri fattori di rimodellamento della cromatina, conosciuti come deacetilasi istoniche. La cui attività apre la cromatina e la rende più accessibile alla macchina di trascrizione, intensificando l'espressione di geni Cor e quindi la tolleranza alle gelate".

Le risposte allo stress da freddo hanno però come contropartita negativa una riduzione della crescita delle piante.

"In risposta al freddo - sottolineano gli autori dello studio - la proteina Hos15 promuove la degradazione dell’Hd2c, tipo di deacetilasi istonica che mantiene chiusa la cromatina e impedisce l'espressione dei suoi geni Cor. Di conseguenza, si attiva l'espressione dei geni Cor e l'acclimatazione - spiegano i ricercatori - Al contrario, l'aumento delle temperature modifica l'attività di Hos15, trasformandola in un inibitore della risposta di adattamento al freddo. Hos15 forma così un complesso stabile con Hd2c che si lega ai geni Cor e li inattiva. In questo senso, la proteina gioca un ruolo di regolatore duale, permettendo il passaggio da uno stato attivo della cromatina in risposta a freddo a uno stato repressivo in condizioni di temperature ottimali, e viceversa”, concludono i ricercatori.