L'eccesso di precipitazioni concentrate in brevi periodi può velocemente portare a condizioni di ristagno idrico in campo, specialmente in quelle aree caratterizzate dall’avere una stagione delle piogge.
Quando l’acqua non riesce a defluire si verificano condizioni di ristagno idrico che, se prolungate nel tempo, provocano perdite nel raccolto e possono anche portare alla morte delle piante.
L'acqua stagnante infatti può ostacolare la crescita delle piante, poiché la limitazione nella presenza di ossigeno nei micropori del terreno riduce la respirazione e l'assorbimento dei nutrienti.
Tuttavia, quando le piante sono sottoposte a uno stress ambientale come quello da ristagno idrico, si può verificare l'emissione di radici aeree, che sono delle particolari strutture atte ad assorbire ossigeno e distribuirlo ai tessuti sommersi dall’acqua.
Ciò si verifica quando l’intensità e la durata delle precipitazioni sono particolarmente prolungate.
Le piante di amarena (Prunus cerasus) spesso non riescono a sopravvivere ai lunghi ristagni idrici causati delle forti piogge estive nel nord della Cina, proprio perché questa specie raramente emette radici aeree.
Le ricerche condotte fino ad ora hanno però mostrato che ci sono dei portainnesti che possono migliorarne la tolleranza. Grazie all’elevato numero di piante afferenti al genere Prunus – che comprende circa 150 diverse specie tra cui quelle che possiedono frutti commestibili o valore economico come piante ornamentali – c’è un vasto potenziale di studio, sviluppo e applicazione mirato alla risoluzione di questo problema.
I ricercatori dell’Università Forestale di Pechino e del Giardino Botanico Nazionale Cinese hanno indagato il meccanismo di sviluppo delle radici aeree e la sua correlazione con la tolleranza al ristagno idrico.
Figura 1. Sviluppo delle radici aeree in diverse parti del ciliegio in fiore 'Gotenba Sakura', osservato tramite macrografia e microscopia. I gruppi A–E indicano le sezioni base, medio-inferiore, media, medio-superiore e superiore. ( a ) Radici aeree che crescono nella parte base del tronco per 7 giorni. ( b ) Radici aeree che crescono nella parte medio-inferiore del tronco per 7 giorni. ( c ) Radici aeree che crescono nella parte centrale del tronco per 7 giorni. ( d ) Radici aeree che crescono nella parte medio-superiore del tronco per 7 giorni. ( e ) Radici aeree che crescono nella parte superiore del tronco per 7 giorni. ( f ) Sezione trasversale della radice aerea misurata 1–2 mm. ( g ) Radici aeree che crescono nella parte base del tronco per 21 giorni. ( h ) Radici aeree che crescono nella parte medio-inferiore del tronco per 21 giorni. ( i ) Radici aeree che crescono nella parte centrale del tronco per 21 giorni. ( j ) Radici aeree che crescono nella parte medio-alta del tronco per 21 giorni. ( k ) Radici aeree che crescono nella parte superiore del tronco per 21 giorni. ( l ) Sezione trasversale della radice aerea misurata 2–4 mm. ( m ) Radici aeree che crescono nella parte basale del tronco per 28 giorni. ( n ) Radici aeree che crescono nella parte medio-bassa del tronco per 28 giorni. ( o ) Radici aeree che crescono nella parte centrale del tronco per 28 giorni. ( p ) Radici aeree che crescono nella parte medio-alta del tronco per 28 giorni. ( q ) Radici aeree che crescono nella parte superiore del tronco per 28 giorni. ( r ) Sezione trasversale della radice aerea misurata 4–6 mm.
Il risultato più interessate è stato la scoperta del ciliegio da fiore 'Gotenba zakura' (Prunus incisa Thunberg), che è in grado di produrre radici aeree in caso di inondazioni prolungate e piogge intense.
Successivamente, attraverso l’integrazione di osservazioni fenotipiche, saggi fisiologici e confronti trascrittomici, è stata condotta un'ulteriore analisi per investigare la rete centrale di regolazione del meccanismo di crescita delle radici aeree.
Sulla base dei risultati ottenuti, i ricercatori affermano che il ristagno idrico è essenziale per iniziare il processo di generazione delle radici aeree e che la degradazione delle specie reattive dell'ossigeno (reactive oxygen species, ROS) svolge un ruolo cruciale nella tolleranza al ristagno.
Ciò è coerente con l’idea ampiamente accettata secondo cui i segnali indotti da condizioni di allagamento prolungato portano all'accumulo di acido abscissico (ABA), che innesca una risposta adattativa nelle piante.
Le misurazioni ormonali effettuate nello studio confermano ulteriormente questo meccanismo, rivelando una forte connessione tra l’accumulo di ABA e quello di ROS.
Questi ultimi, svolgono un duplice ruolo nelle risposte allo stress delle piante.
In condizioni normali di omeostasi fisiologica, i ROS vengono detossificati attraverso diversi meccanismi di difesa antiossidante.
Tuttavia, livelli eccessivi di ROS possono sopraffare queste difese, causando stress ossidativo, danni cellulari e persino morte cellulare.
Per prevenire tali danni, le piante avviano la formazione di radici aeree, che le aiuta ad adattarsi e sopravvivere.
Alla luce di queste osservazioni, questa specie risulta particolarmente promettente per essere impiegata con successo come portainnesto di ciliegie e amarene, estendendone l’areale di produzione anche in zone più sfavorevoli.
Fonte: Feng, X.; Lyu, T.; Lyu, Y. Aerial Root Growth and Development Mechanism of Flowering Cherry ‘Gotenba zakura’ (Prunus incisa) and Its Relationship with Waterlogging Tolerance. Horticulturae 2024, 10, 991. https://doi.org/10.3390/horticulturae10090991
Fonte figura: Feng et al., 2024
Melissa Venturi
Università di Bologna
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