L'unico fatto sulle piante che la maggior parte della gente probabilmente ricorda da scuola è che usano la luce del sole per fare il proprio cibo. Quel processo, la fotosintesi, significa che le piante dipendono dalla luce solare. Ma come sa chiunque abbia dimenticato di mettere la crema solare durante la loro giornata in spiaggia, il sole può anche essere dannoso. Quindi, in che modo le piante assorbono la luce di cui hanno bisogno evitando il danneggiamento dei raggi ultravioletti (UV) del sole? La risposta breve è creando la propria protezione solare. E una nuova ricerca ci sta aiutando a capire esattamente come funziona quel processo.

Sappiamo che troppo UV può essere dannoso per la salute umana. A breve termine, l'eccesso di UV - in particolare le più brevi lunghezze d'onda della luce solare, note come UVB - provoca scottature solari. Ripetuti danni alla pelle dovuti all'esposizione UVB per decenni possono portare a aumento del rischio di tumori della pelle. Naturalmente, persone diverse possono tollerare quantità diverse di UV. Le persone con pelle profondamente pigmentata (più scura) sono sempre ben protette, indipendentemente dal fatto che si trovino al sole o meno. Altri hanno bisogno di una certa esposizione al sole per indurre i pigmenti protettivi della pelle sviluppando un'abbronzatura. E alcune persone si abbronzano a malapena, lasciandole altamente vulnerabili alle ustioni solari e ad altri danni UV.

Ovviamente tutti possiamo anche scegliere di evitare il sole, indossare un cappello o usare la crema solare. Ma per quanto riguarda le piante? Devono stare al sole. Esiste una pianta equivalente alle scottature o ai pigmenti protettivi che abbiamo nella nostra pelle?

Gli scienziati delle piante hanno iniziato a pensare a quelle domande quando si esauriva l'ozono stratosferico - il buco nello strato di ozono - ha minacciato di consentire a molto più UVB di raggiungere la superficie terrestre. Le ricerche effettuate su 1980 e 1990 hanno dimostrato che gli alti livelli di UVB che deriverebbero dall'esaurimento dell'ozono potrebbero danneggiare direttamente la fotosintesi. Altri effetti di alta radiazione UV possono anche ridurre la crescita e i raccolti.

Ma lo stesso corpo di ricerca ha dimostrato che le piante sono ben protette dagli effetti peggiori dei livelli di UVB che sperimentiamo ora. Questa protezione proviene da una serie di sostanze chimiche vegetali naturali, per lo più fenoliche. Questi composti fenolici agire come filtri solari naturali, UV fortemente assorbente ma non le lunghezze d'onda necessarie per la fotosintesi.

Proprio come con i pigmenti della pelle umana, la quantità di questi filtri solari naturali varia tra le piante. Alcune piante, in genere quelle che provengono dai tropici o dalle montagne d'alta quota, hanno sempre livelli di protezione elevati. Altri producono sole filtri solo se esposti a livelli più alti di UVB, equivalenti all'abbronzatura nell'uomo.

Questo porta ad un'altra domanda. Se le piante producono i loro filtri solari in base alla loro esposizione ai raggi UV, come fanno a rilevare quell'esposizione? E in che modo le piante individuano gli UVB?

È stato solo nell'ultimo decennio o giù di lì che gli scienziati delle piante lo hanno dimostrato le piante individuano gli UVB in particolare utilizzando una proteina nota come UVR8 (abbreviazione di locus 8 per la resistenza ai raggi UV). Le piante che non hanno UVR8 non possono indurre filtri solari protettivi e sono gravemente danneggiate dagli UV presenti nella luce solare estiva.

I ricercatori stanno ancora studiando attivamente i meccanismi fondamentali con cui UVR8 controlla la risposta delle piante agli UVB. Lo sappiamo da tempo UVR8 assorbe gli UVB, causando cambiamenti che alla fine permettono alla proteina UVR8 di accumularsi nei nuclei delle cellule della pianta. Questo è un passaggio necessario nella catena di risposte che consente alle piante di proteggersi dai danni UVB.

Una nuova ricerca dall'Università di Ginevra ha dimostrato che le risposte UVB dipendono dalle interazioni tra UVR8 e un'altra proteina chiamata COP1 (costitutivamente fotomorfogenico 1). Questa proteina interagisce con altre varie molecole (HY5, SPA e RUP) nelle cellule di una pianta per inviare un segnale che controlla l'accumulo di fenolici della protezione solare in risposta agli UVB.

Colture più sostenibili

Questo potrebbe sembrare una zuppa alfabetica di abbreviazioni, ma il sistema di segnalazione che rappresenta ci riguarda tutti attraverso il suo ruolo nelle piante prodotte dalle fattorie come colture. Ora sappiamo che le piante usano gli UVB come segnale per cambiare la loro chimica in modi che influenzano molto più della semplice protezione UV.

L'esposizione ai raggi UV produce cambiamenti biochimici che possono aumentare la resistenza attacco di parassiti e malattie. L'UVB al sole migliora il colore, il sapore e il profumo di frutta, verdura e fiori. Esposizione UVB anche aumenta i livelli di sostanze chimiche vegetali che si pensa siano preziosi nella dieta umana.

La nuova ricerca aggiunge alla nostra comprensione crescente che l'UVB alla luce del sole non dovrebbe essere visto solo in termini di danni. Finché continuiamo a proteggere lo strato di ozono, gli effetti degli UVB saranno solo una parte delle normali risposte delle piante al loro ambiente. E più comprendiamo queste risposte, più possiamo usare quella conoscenza per produrre colture più sostenibili, migliorando la loro qualità e riducendo l'uso di pesticidi.

Circa l'autore

Nigel Paul, professore di scienze delle piante, Lancaster University

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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