Il misterioso linguaggio delle piante (parte 4 – ultima)
Stimoli tattili
Le piante sono naturalmente esposte alle forze meccaniche (ad esempio vento, insetti, ostacoli fisici), per cui hanno meccanismi che consentono loro di rilevare e rispondere a queste forze meccaniche, che possono essere in parte definite come risposta tattile. L’efficacia dello stimolo meccanico dipende dalla lunghezza e dalla ripetitività del segnale e meno sulla forza applicata. Nel contesto delle interazioni vegetali, le piante sono sensibili anche al tocco leggero delle piante vicine, che fornisce un rapido indicatore della loro presenza di eventuali competitori. Questi stimoli tattili sono percepiti con alta sensibilità da tricomi fogliari e dagli apici radicali. Il contatto generato dalla pianta è chiaramente distinguibile da altri stimoli meccanici, poiché ad esempio il contatto, il vento e il danno meccanico evocano risposte molecolari distinte. Molte risposte tattili includono una crescita lontano dalle piante vicine (avoidance) dall’acclimazione mediante produzione di strutture più resistenti. Il contatto con piante vicine sembra svolgere un ruolo particolarmente importante nell’innescare ulteriori interazioni, ad esempio il rilascio di sostanze volatili (BVOCs) e degli essudati radicali (REXs). In Arabidopsis, ad esempio, il tocco dei margini fogliari promuove l’iponastia (chiusura) delle foglie, che le muove in una posizione in cui possono meglio rilevare segnali luminosi diffusi per “confermare” la presenza di piante vicine. Ciò mette in evidenza la natura interattiva della “identificazione del prossimo”, che si basa sulla trasmissione di informazioni complesse. Sebbene il tatto nelle piante sia un fenomeno già conosciuto da tempo (ricordate il mio post sulla Mimosa pudica di qualche anno fa?), oggi ci sono numerosi indizi sul fatto che possa essere coinvolto nella comunicazione pianta-pianta.
Stimoli acustici ed elettrici
Anche gli stimoli acustici ed elettrici possono essere coinvolti nel rilevamento delle piante vicine. Le piante generano vibrazioni acustiche mediante cavitazione di bolle di gas nello xilema (vasi conduttori) e alterazioni nel diametro dei vasi xilematici, in particolare nelle piante sottoposte a carenza idrica. Le piante possono anche rilevare vibrazioni acustiche di entità sufficiente attraverso meccanismi meccano-sensori, che integrano stimoli tattili e meccanici. Le vibrazioni acustiche possono indurre risposte di difesa, suggerendo un ruolo nella promozione della resistenza ai predatori che emettono vibrazioni, Inoltre, le piante possono rilevare le frequenze del suono degli impollinatori e, in risposta, rilasciare polline o aumentare la produzione di nettare. Inoltre, le piante sembrano siano in grado di rilevare i loro vicini attraverso segnali acustici, ma molti di questi studi sono controversi e attualmente non ci sono prove chiare a riguardo. Si sa che le piante generano un’azione elettrofisiologica mediante variazioni di potenziali elettrici, ma la loro funzione non è ancora del tutto chiara. La segnalazione elettrica continua potrebbe consentire la comunicazione tra organi di una stessa pianta. Di sicuro, gli stimoli elettrici possono essere condotti attraverso il terreno, scambiati tra piante vicine e usati per stimolare segnali elettrici nel ricevente, sia esso conspecifico o meno. In linea di principio, i segnali elettrici potrebbero essere utilizzati per rilevare i vicini e inoltre valutare le loro abilità competitive, poiché sembra esserci una relazione tra attività elettrica e stato fisiologico della pianta. La generazione di segnale elettrici può essere attivata da molti stimoli esterni, ad esempio ferite e stimoli tattili, e sono state trovate correlazioni tra schemi specifici di segnali elettrici e stato idrico, stress salino e infezioni di patogeni. Tuttavia, al momento, non vi è alcuna prova che le piante usino i segnali elettrici per il rilevamento dei vicini, sebbene sia una possibilità interessante.
La rete comune micorrizica
Le associazioni simbiotiche tra radici delle piante e funghi sono estremamente comuni, con simbiosi micorriziche arbuscolari presenti in oltre il 70% delle specie vegetali. In quanto tali, le piante sono inevitabilmente interconnesse tramite i funghi micorrizici in quella che viene chiamata “rete comune micorrizica” (Common Mycorrhizal Network; CMN), che mette in comunicazione piante appartenenti alla stessa specie o a specie diverse. Pertanto, è stato ipotizzato che questa rete potrebbe trasferire segnali tra piante attraverso le ife (superficie esterna, flusso citoplasmatico o conduzione di segnali elettrici). Ad esempio, è stato suggerito che le molecole di segnalazione, come l’acido jasmonico, possano essere trasferite tramite questa rete, consentendo l’innesco della protezione nei confronti di infezioni patogene in piante vicine. Tuttavia, mentre esiste certamente la prova che la colonizzazione micorrizica migliori la resistenza alle malattie, ciò potrebbe essere dovuto al supporto nutritivo piuttosto che agli effetti di innesco. Finora, infatti, l’unico impatto ben documentato e ampiamente accettato di rete micorrizica è l’effetto sulla competitività delle piante mediante trasferimento di nutrienti, con conseguente promozione della loro crescita. Inoltre, in generale, va chiarito che la rete micorrizica non aggiunge alcuna informazione al sistema di comunicazione pianta-pianta, ma viene semplicemente proposta come mezzo più efficiente per trasmettere segnali chimici tra le piante.
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Grazie a loro, ho scritto:
Bilas RD, Bretman A, Bennett T. Friends, neighbours and enemies: an overview of the communal and social biology of plants. Plant Cell Environ. 2021 Apr;44(4):997-1013. doi: 10.1111/pce.13965. Epub 2020 Dec 15. PMID: 33270936.
Huber M, Nieuwendijk NM, Pantazopoulou CK, Pierik R. Light signalling shapes plant-plant interactions in dense canopies. Plant Cell Environ. 2021 Apr;44(4):1014-1029. doi: 10.1111/pce.13912. Epub 2020 Oct 22. PMID: 33047350; PMCID: PMC8049026.
Landi M, Agati G, Fini A, Guidi L, Sebastiani F, Tattini M. Unveiling the shade nature of cyanic leaves: A view from the “blue absorbing side” of anthocyanins. Plant Cell Environ. 2021 Apr;44(4):1119-1129. doi: 10.1111/pce.13818. Epub 2020 Jul 14. PMID: 32515010.
Pantazopoulou CK, Bongers FJ, Pierik R. Reducing shade avoidance can improve Arabidopsis canopy performance against competitors. Plant Cell Environ. 2021 Apr;44(4):1130-1141. doi: 10.1111/pce.13905. Epub 2020 Oct 19. PMID: 33034378; PMCID: PMC8048483.
Smith JD, Johnson BI, Mescher MC, De Moraes CM. A plant parasite uses light cues to detect differences in host-plant proximity and architecture. Plant Cell Environ. 2021 Apr;44(4):1142-1150. doi: 10.1111/pce.13967. Epub 2020 Dec 16. PMID: 33277710.
Zhang N, Evers JB, Anten NPR, Marcelis LFM. Turning plant interactions upside down: Light signals from below matter. Plant Cell Environ. 2021 Apr;44(4):1111-1118. doi: 10.1111/pce.13886. Epub 2020 Sep 29. PMID: 32920859; PMCID: PMC8048918.
