Nuova ricerca: come le piante specializzate del freddo si adattano ai climi rigidi

RomeScienziati di Heidelberg, Nottingham e Praga hanno studiato come avere più cromosomi aiuti le piante ad adattarsi a ambienti freddi. Hanno scoperto che le piante con più di due set di cromosomi, chiamate poliploidi, presentano cambiamenti nel loro DNA che le aiutano a sopravvivere meglio nei climi freddi. Questo è stato particolarmente significativo durante le ere glaciali per piante come il crescione di ruscello.

Principali risultati dello studio:

• I poliploidi possono colonizzare nicchie ecologiche più volte.
• I crescioni adattati al freddo hanno sviluppato pool genetici separati che hanno scambiato geni nelle regioni fredde.
• Varianti strutturali genomiche sono più frequenti nei poliploidi rispetto ai diploidi.

Spoonwort, o Cochlearia, si separarono dai loro parenti mediterranei oltre dieci milioni di anni fa. I loro discendenti si adattarono a condizioni aride, mentre le Cochlearia iniziarono a prosperare nelle regioni artiche 2,5 milioni di anni fa. Il team del Prof. Dr. Marcus Koch ha scoperto che le Cochlearia sono riuscite ad adattarsi rapidamente ai cambiamenti tra periodi freddi e caldi negli ultimi due milioni di anni. I meccanismi genomici specifici che hanno permesso questo rapido adattamento erano per lo più sconosciuti fino a poco tempo fa.

In questo studio, il team del Prof. Dr. Levi Yant ha sequenziato il genoma di Cochlearia excelsa e creato un pangenoma. Hanno esaminato oltre 350 genomi di diverse specie di Cochlearia. I risultati hanno rivelato che le piante poliploidi presentano cambiamenti strutturali nel loro genoma più frequentemente rispetto alle piante diploidi. Questi cambiamenti non sono facilmente rilevabili poiché le copie extra del genoma li mascherano, permettendo loro di accumularsi senza essere eliminati dalla selezione naturale.

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Le modifiche specifiche al DNA nelle piante poliploidi si verificano spesso nei geni cruciali per l'adattamento a climi diversi. Studi dettagliati hanno dimostrato che queste modifiche influenzano la crescita dei semi e la resistenza delle piante alle malattie. Secondo il dottor Filip Kolář, tali cambiamenti potrebbero avere un ruolo significativo nell'adattamento delle piante ai cambiamenti climatici futuri.

Il Prof. Koch avverte che le specie di Cochlearia dell'Europa centrale potrebbero non sopravvivere al cambiamento climatico. Ad esempio, la Cochlearia excelsa, che già vive sulle cime delle montagne austriache, non può salire più in alto. Allo stesso modo, il cucchiaio dei Pirenei affronterà difficoltà nelle colline e montagne dell'Europa centrale. Tuttavia, l'intero pool genetico di queste piante adattate al freddo potrebbe sopravvivere nelle regioni settentrionali.

Questa ricerca ci aiuta a comprendere come le piante potrebbero affrontare i cambiamenti climatici futuri. Il lavoro di Levi Yant è stato finanziato da una Starting Grant del Consiglio Europeo della Ricerca (ERC). Anche il team dell'Università di Heidelberg ha dato un contributo significativo negli ultimi 25 anni. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista "Nature Communications".

Lo studio evidenzia che la duplicazione del genoma nelle piante poliploidi le aiuta ad adattarsi a ambienti in mutamento. Queste scoperte sono cruciali per capire come le piante potrebbero sopravvivere ai futuri cambiamenti climatici. Sottolinea inoltre l'importanza di preservare la diversità vegetale in diverse regioni.