Roma – I fiori come l’ibisco utilizzano un’impronta invisibile stabilita molto presto nella formazione dei petali che detta le dimensioni dei loro bulbilli, un pre-modello cruciale che può avere un impatto significativo sulla loro capacità di attrarre le api impollinatrici. Lo rivela uno studio condotto dai ricercatori del Sainsbury Laboratory dell’Università di Cambridge, pubblicato su Science Advances. La squadra di ricerca ha anche scoperto che le api preferiscono i petali più grandi a quelli più piccoli e volano il 25% più velocemente tra i fiori artificiali con petali più grandi, aumentando potenzialmente l’efficienza sia delle api che dei fiori. I disegni sui fiori delle piante guidano gli insetti, come le api, verso il centro del fiore, dove attendono nettare e polline, aumentando le possibilità di successo dell’impollinazione della pianta. Nonostante la loro importanza, si sa sorprendentemente poco su come si formano i disegni dei petali e su come si sono evoluti nella vasta gamma che vediamo oggi, tra cui macchie, strisce, venature e occhi di bue.
La malva di Venezia, chiamata anche fiore dell’ora, (Hibiscus trionum) è stata scelta da Edwige Moyroud come nuova pianta modello per lo studio dello sviluppo dei petali. Originario dell’Australia, l’H. trionum è oggi presente anche nei giardini e si è naturalizzato in alcune parti del mondo.
Credito: Lucie Riglet e Edwige Moyroud
Utilizzando come modello una piccola pianta di ibisco, i ricercatori hanno confrontato piante strettamente imparentate con la stessa dimensione del fiore, ma con tre motivi a occhio di bue di dimensioni diverse, caratterizzati da un centro viola scuro circondato dal bianco: H. richardsonii, occhio di bue piccolo che copre il 4% del disco del fiore, H. trionum, occhio di bue medio che copre il 16%, e una linea transgenica, ovvero una mutazione, di H. trionum, occhio di bue grande che copre il 36%. Gli scienziati hanno scoperto che sulla superficie del petalo si forma un pre-modello molto presto nella formazione del fiore, molto prima che il petalo mostri un colore visibile. Il petalo agisce come una tela “da dipingere”, dove le diverse regioni sono predeterminate per sviluppare colori e texture specifici molto prima che inizino a sembrare diverse l’una dall’altra. La ricerca mostra anche che le piante possono controllare e modificare con precisione la forma e la dimensione di questi disegni utilizzando molteplici meccanismi, con possibili implicazioni per l’evoluzione delle piante. Mettendo a punto questi disegni, le piante potrebbero ottenere un vantaggio competitivo nella gara per attirare gli impollinatori o forse iniziare ad attirare diverse specie di insetti. “Se un tratto può essere prodotto con metodi diversi, l’evoluzione ha più possibilità di modificarlo e di creare diversità, come un artista con un’ampia tavolozza o un costruttore con una vasta gamma di strumenti”, ha detto Edwige Moyroud, a capo di un gruppo di ricerca che studia i meccanismi alla base della formazione dei disegni nei petali. Studiando come cambiano gli schemi a occhio di bue, stiamo cercando di capire come la natura genera la biodiversità”, ha continuato Moyroud. L’autrice principale, Lucie Riglet, ha studiato il meccanismo che sta alla base del disegno dei petali dell’ibisco analizzando lo sviluppo dei petali nei tre fiori di ibisco che avevano la stessa dimensione totale ma diversi disegni a occhio di bue. Riglet ha scoperto che il pre-modello inizia come una piccola regione a forma di mezzaluna molto prima che l’occhio di bue sia visibile sui piccoli petali di dimensioni inferiori a 0,2 mm. “Nello stadio più precoce che abbiamo potuto sezionare, i petali hanno circa 700 cellule e sono ancora di colore verdastro, senza pigmento viola visibile e senza differenze nella forma o nelle dimensioni delle cellule” ha dichiarato Riglet. “Quando il petalo si sviluppa ulteriormente fino a raggiungere le 4.000 cellule, non ha ancora alcun pigmento visibile, ma abbiamo identificato una regione specifica in cui le cellule erano più grandi di quelle vicine: questo è il pre-modello”, ha proseguito Riglet. “Queste cellule sono importanti perché segnano la posizione del confine dell’occhio di bue, la linea sul petalo dove il colore cambia da viola a bianco: senza un confine non c’è occhio di bue”, ha aggiunto Riglet. Un modello computazionale sviluppato da Argyris Zardilis ha fornito ulteriori spunti e, combinando modelli computazionali e risultati sperimentali. I ricercatori hanno dimostrato che l’ibisco può variare le dimensioni dell’occhio di bue molto presto durante la fase di pre-modellazione o modulare la crescita in una delle due regioni dell’occhio di bue, regolando l’espansione o la divisione delle cellule, più avanti nello sviluppo. Riglet ha poi confrontato il successo relativo dei disegni a occhio di bue nell’attrarre gli impollinatori usando dischi di fiori artificiali che imitavano le tre diverse dimensioni dell’occhio di bue. “Le api non solo preferivano gli occhi di bue medi e grandi rispetto a quelli piccoli, ma visitavano anche i petali di fiori più grandi il 25% più velocemente”, ha evidenziato Riglet. “Il foraggiamento richiede molta energia e quindi se un’ape può visitare 4 fiori piuttosto che 3 nello stesso tempo, probabilmente questo è vantaggioso per l’ape e anche per le piante”, ha precisato Riglet. I ricercatori ritengono che queste strategie di pre-patterning possano avere profonde radici evolutive, potenzialmente in grado di influenzare la diversità dei modelli floreali tra le diverse specie. Il prossimo passo del gruppo di ricerca di Moyroud è quello di identificare i segnali responsabili della generazione di questi primi modelli e di esplorare se meccanismi simili di pre-modellazione siano utilizzati in altri organi vegetali, come le foglie. “Questa ricerca non solo fa progredire la comprensione della biologia delle piante, ma evidenzia anche le intricate connessioni tra le piante e il loro ambiente, mostrando come precisi disegni naturali possano svolgere un ruolo fondamentale nella sopravvivenza e nell’evoluzione delle specie”, ha affermato Moyroud. “Per esempio, l’H. richardsonii, che ha l’occhio di bue più piccolo delle tre piante di ibisco studiate in questa ricerca, è una pianta originaria della Nuova Zelanda in pericolo di estinzione”, ha notato Moyroud. “Anche H. trionum si trova in Nuova Zelanda, ma non è considerato nativo, è ampiamente distribuito in Australia e in Europa ed è diventato una pianta infestante naturalizzata in Nord America”, ha sottolineato Moyroud. “Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare se le dimensioni maggiori dei bulbi aiutino H. trionum ad attrarre più impollinatori e a migliorare il suo successo riproduttivo” ha concluso Moyroud. (30Science.com)
