L’imaging profondo rivela le dinamiche e la segnalazione nella guida del tubo pollinico da uno a uno.
Un gruppo di scienziati dell’Università di Nagoya in Giappone ha utilizzato una tecnica microscopica specializzata per osservare il processo di riproduzione interna della pianta Arabidopsis. I risultati, pubblicati su EMBO Reports, rivelano il meccanismo che sta alla base di un fiore femminile che attrae selettivamente una sola controparte maschile. Queste scoperte forniscono spunti che possono aiutare a ottimizzare la produzione di semi e a migliorare le pratiche di riproduzione agricola.
Le angiosperme, comunemente chiamate piante da fiore, hanno organi riproduttivi maschili e femminili. Nel processo di riproduzione delle piante, quando un granello di polline che trasporta gameti maschili atterra sullo stigma di un altro fiore, dà inizio alla formazione di un tubo pollinico. Il tubo si estende attraverso lo stilo e nell’ovaio, permettendo agli spermatozoi di raggiungere l’ovulo e le cellule centrali di un ovulo per la fecondazione.
Per comprendere meglio questo processo, i ricercatori hanno creato una tecnica microscopica unica, utilizzando un microscopio a due fotoni. Secondo l’autrice principale, Yoko Mizuta, lo sforzo di tre anni è stato come un viaggio. “Ha comportato tecniche delicate di manipolazione dei campioni e l’ottimizzazione delle condizioni, come le lunghezze d’onda di eccitazione, per ottenere immagini profonde dei fiori”, ha spiegato l’autrice.
Grazie a questa tecnica, il team ha potuto osservare per la prima volta l’allungamento di più tubi pollinici all’interno di un pistillo vivente e la loro particolare attrazione verso il tessuto femminile. Ciò ha permesso di identificare un segnale emesso dal tessuto materno che attrae i tubi pollinici portandoli ad allungarsi lungo il tessuto dello stame e a raggiungere il sito di fecondazione. È questo il segnale che consente di gestire con precisione la guida del tubo pollinico da uno a uno.
La guida del tubo pollinico da uno a uno è un processo critico nella riproduzione delle piante che comporta la navigazione precisa dei tubi pollinici verso i singoli ovuli. Questo meccanismo garantisce il successo della fecondazione delle angiosperme facilitando l’accoppiamento specifico tra ovuli e singoli tubi pollinici.
Oltre al segnale che promuove l’attrazione tra gli individui, Mizuta e i suoi colleghi sono stati sorpresi di trovare anche un segnale di repulsione. Questo segnale veniva emesso dopo aver attirato un tubo pollinico, scoraggiando l’ulteriore attrazione di altri tubi pollinici. Oltre al processo di blocco di 45 minuti che impedisce a più spermatozoi di fecondare lo stesso ovulo, il segnale di repulsione indirizza i pretendenti respinti verso altri ovuli non accoppiati.
“Trovo affascinante il sistema di repulsione”, ha detto Mizuta. “Le cellule che generano il sistema di attrazione sono per lo più cellule sinergiche, mentre quelle che generano il sistema di repulsione comprendono più tipi di cellule, come quelle somatiche e gametofitiche, a livelli multistep. Trovo molto interessante che tutti gli accoppiamenti coinvolgano questo meccanismo di attrazione e repulsione”.
Ulteriori analisi hanno mostrato la complessità del processo di guida del tubo pollinico da uno a uno, rivelando un intricato meccanismo di regolazione che richiede il coinvolgimento di diverse cellule sia nelle piante maschili che in quelle femminili. Questa precisa regolazione garantisce il successo della fecondazione e l’efficienza della produzione di semi, soprattutto in condizioni ambientali difficili.
Mizuta ha sottolineato l’importanza di questo meccanismo per massimizzare la produzione di semi. “Orchestrando con precisione il comportamento dei tubi pollinici, le piante hanno evoluto un meccanismo per garantire una fecondazione riuscita e una produzione di semi efficiente su terreni aridi con un numero limitato di pretendenti”, ha osservato la ricercatrice.
Questa ricerca fornisce informazioni preziose sul modo in cui le piante si riproducono ed è potenzialmente utile per la riproduzione agricola, aumentando la produzione di semi e migliorando i tassi di germinazione.
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