Dentro le cellule delle piante: così i geni percepiscono la carenza di ossigeno e regolano il proprio sviluppo
Lo studio, pubblicato su npj Science Plants, è coordinato dalla Scuola Superiore Sant’Anna in collaborazione con la Scuola Normale Superiore e l’Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria del Cnr: “Grazie a questo approccio, possiamo osservare come le piante reagiscono alle variazioni di ossigeno a livello di singola cellula”. Una maggiore comprensione dei meccanismi attraverso cui le piante percepiscono e affrontano lo stress da carenza di ossigeno può contribuire allo sviluppo di colture agricole più resistenti a condizioni ambientali difficili come allagamenti, suoli compatti o scarsa aerazione.
Come reagiscono i geni delle piante quando l’ossigeno scarseggia? La risposta arriva da una pubblicazione su npj Science of Plants coordinata dall’Istituto di Scienze delle Piante della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, in collaborazione con il Laboratorio NEST della Scuola Normale Superiore e l’Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria del Cnr. Lo studio ha analizzato il comportamento dei geni a livello di singola cellula. Questo nuovo approccio ha permesso di scoprire quali cellule riescono a percepire i cambiamenti nei livelli di ossigeno e, di conseguenza, modulano l’attività genica, influenzando lo sviluppo della pianta.
“Grazie a questo studio, possiamo osservare come le piante reagiscono alle variazioni di ossigeno a livello di singola cellula, aprendo la strada all’identificazione di geni chiave che guidano la crescita in base alla disponibilità dell’ossigeno” spiega Paolo Maria Triozzi, ricercatore presso l’Istituto di Scienze delle Piante della Scuola Sant’Anna e coordinatore dello studio.
Come superare il rischio di ipossia nelle piante
Le piante non sempre vivono in ambienti ricchi di ossigeno: in alcune parti dei loro tessuti, come le radici sommerse o i tessuti più interni e densi, si crea in modo naturale una condizione di carenza di ossigeno (ipossia).
Il team di ricerca, coordinato da Triozzi e dal prof. Pierdomenico Perata, ha approcciato il problema da una prospettiva nuova, analizzando il comportamento non dei tessuti delle piante, ma dei geni a livello di singola cellula. Questo ha permesso di scoprire quali geni riescono a percepire i cambiamenti nei livelli di ossigeno e, modulando l’attività della cellula, influenzano lo sviluppo della pianta.
La collaborazione con Scuola Normale e Consiglio Nazionale delle Ricerche
Lo studio è frutto della collaborazione con la ricercatrice Elena Loreti (Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria del Cnr di Pisa), esperta nei meccanismi di risposta delle piante all'ipossia. Fondamentale, inoltre, il contributo del gruppo di ricerca del prof. Francesco Cardarelli (Laboratorio NEST della Scuola Normale Superiore), che ha permesso di caratterizzare l'espressione genica nel meristema radicale attraverso tecniche avanzate di microscopia confocale.
Le prospettive
Le prospettive di questa ricerca sono particolarmente rilevanti in un contesto di cambiamenti climatici sempre più estremi. Una maggiore comprensione dei meccanismi attraverso cui le piante percepiscono e affrontano lo stress da carenza di ossigeno potrebbe, in futuro, contribuire allo sviluppo di colture agricole più resistenti a condizioni ambientali difficili come allagamenti, suoli compatti o scarsa aerazione.
Riferimenti dello studio
Simone Castellana, Francesco Fioriti, Margherita Marazzini, Francesco Cardarelli, Elena Loreti, Pierdomenico Perata & Paolo Maria Triozzi, Inferring hypoxia-responsive regulators of cell fate in plant meristems through single-cell transcriptomics, npj Science of Plants (Nature Group), January 2026
