A cura di MIUR - Direzione Generale per il coordinamento la promozione e la valorizzazione della ricerca

Ricerca dell’Università di Verona consentirà di aumentare la resa delle colture agricole

Ricerca dell’Università di Verona consentirà di aumentare la resa delle colture agricole

Il lavoro di ricerca è durato tre anni e ha coinvolto il Laboratorio di Fotosintesi e Bioenergie del Dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona (in veste di coordinatore del team internazionale), l’Università della California di Berkeley in USA e l’Università di Lund in Svezia. Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica “Nature Plants”, ha chiarito il meccanismo biofisico che regola le primissime fasi della fotosintesi nelle piante, aprendo nuove prospettive in ambito applicativo, in particolare nel potenziamento della resa delle colture agricole destinate alla produzione di cibo e biocombustibili.

Studiando le fasi iniziali della fotosintesi, quelle in cui le piante raccolgono l’energia luminosa del sole per trasformarla in energia chimica, i ricercatori scaligeri si sono concentrati in special modo sul processo con il quale le piante si proteggono dall’eccesso di luce, eccesso che può sviluppare molecole tossiche nei vegetali, inattivando conseguentemente la fotosintesi. Grazie a esperimenti di modificazione dell’espressione dei geni, nonché all’utilizzo di tecniche innovative di “imaging a fluorescenza”, il gruppo di ricerca ha scoperto, definendone le basi molecolari, che le piante mostravano, in condizioni di luce bassa, un aumento della crescita proporzionale alla repressione della risposta all’eccesso di luce.

“Con la fotosintesi – spiega Roberto Bassi dell’Università di Verona – le piante usano l'energia solare per assorbire l’anidride carbonica dall'atmosfera e convertirla in biomassa, che noi utilizziamo per nutrirci, o come carburante, o come materia prima rinnovabile per molte industrie. In pieno sole, tutte le piante assorbono più luce di quanto il loro metabolismo possa utilizzare per la crescita: l’energia in eccesso rende le molecole della clorofilla altamente reattive verso l’ossigeno, attivando reazioni distruttive che inattivano irreversibilmente la fotosintesi stessa e riducono la produttività vegetale”.

“Quando questo avviene – prosegue il ricercatore – le piante innescano, attraverso un interruttore molecolare, delle reazioni ultrarapide che competono con quelle distruttive e le prevengono: in pratica consentono alla foglia di disperdere l'energia in eccesso in forma di calore; il sistema è simile a un circuito elettrico di sicurezza, in cui il sovraccarico di energia viene scaricato a terra evitando danni al sistema”.

“L’importanza della scoperta – aggiunge il collega Luca Dall’Osto – consiste nell’aver identificato sia i geni responsabili del meccanismo di difesa, sia le relazioni catalizzate. Ora che conosciamo il punto in cui origina il meccanismo possiamo pensare di modificarlo, adattandolo alle nostre esigenze. Agendo sulla sensibilità di questo interruttore molecolare si potrà regolare l’efficienza della trasformazione della luce solare da parte degli organismi fotosintetici. L’obiettivo è quello di modulare tali reazioni intervenendo con tecniche di ingegneria genetica, per trasformare in biomassa almeno una parte dell’energia luminosa altrimenti dispersa in misura rilevante, fino all’80%: questo potrà essere applicato negli ambienti di agricoltura intensiva dove tale percentuale potrà scendere al 20% consentendo così di aumentare la resa della pianta in termini di produzione”.

Nel filmato, i ricercatori Luca Dall’Osto e Stefano Cazzaniga dell’Università di Verona illustrano i risultati dello studio.

Data pubblicazione 18/05/2017
Tag Scienze della vita