Produrre più cibo con molta meno acqua guidando la respirazione vegetale

Gli scienziati hanno capito da tempo che le piante prendono in aria attraverso piccole aperture sulle loro foglie conosciute come stomi. Questi pori microscopici agiscono come valvole regolabili, lasciando entrare l'anidride carbonica nella foglia per la fotosintesi, consentendo al vapore acqueo di fuoriuscire nell'aria. Fino ad ora, tracciare da vicino questo atto di bilanciamento è stato estremamente difficile.

I ricercatori dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign hanno ora creato un nuovo potente sistema che rende possibile tutto questo. Il loro studio, pubblicato sulla rivista Plant Physiology, introduce uno strumento chiamato "Stomata In-Sight". Supera un grosso ostacolo nella scienza delle piante consentendo agli scienziati di osservare i minimi movimenti degli stomi misurando, allo stesso tempo, quanto gas la foglia si sta scambiando con l'atmosfera in condizioni attentamente controllate.

Il nuovo sistema "Stomata In-Sight" riunisce tre tecnologie avanzate in un'unica configurazione:

• Microscopia confocale in diretta: questo metodo di imaging basato su laser produce immagini tridimensionali nitide delle cellule vegetali viventi senza tagliare nel tessuto.
• Misurazione dello scambio di gas fogliare: gli strumenti altamente sensibili tracciano esattamente la quantità di CO2 che la foglia assorbe e la quantità di vapore acqueo che rilascia.
• Controllo Ambientale: una camera specializzata consente ai ricercatori di regolare con precisione luce, temperatura, umidità e anidride carbonica per simulare condizioni di crescita nel mondo reale.

Combinando questi strumenti, gli scienziati possono osservare direttamente come si comportano gli stomi man mano che le condizioni ambientali cambiano, fornendo una visione in tempo reale delle risposte delle piante che prima non era possibile.

Questo sguardo dettagliato alla funzione delle piante potrebbe rimodellare il modo in cui le colture vengono allevate. Individuando i segnali fisici e chimici che dicono agli stomi quando aprire o chiudere e comprendendo come la densità stomatale influisce su questo comportamento, i ricercatori possono identificare i tratti genetici legati alle piante "più intelligenti", colture che utilizzano l'acqua in modo più efficiente.

Questo è particolarmente importante perché la disponibilità di acqua è il massimo limite ambientale alla produzione agricola. Migliorare l'efficienza dell'uso dell'acqua potrebbe aiutare le colture a resistere all'aumento dello stress da calore e siccità.