Kalos Agricoltura

Come reagisce la pianta alla carenza di fosforo? Dopo aver descritto l’assorbimento, le funzioni e le interazioni fosforo-apparato radicale-terreno nei post precedenti del nostro blog, è opportuno illustrare come le piante percepiscono e rispondono a stress fosforo-nutrizionali.
Quando il livello di fosforo è basso, le piante attivano un insieme di risposte di adattamento per aumentare la propria capacità di assorbire ed utilizzare il fosforo pentavalente (P2O5), la sola forma di fosforo metabolicamente attiva, allo scopo di proteggersi dagli stress derivanti da una P- carenza.

Negli ultimi anni sono stati fatti notevoli progressi nella conoscenza dei meccanismi che regolano i segnali di carenza di fosforo. Comunque, ad oggi, c’è ancora molta strada fare nella ricerca e nello studio di come le piante percepiscono l’esistenza di bassi livelli di fosforo in rapporto ai loro fabbisogni.

Ultimamente, è stata identificata una proteina, denominata SPX, che inibisce le risposte geniche alla carenza di fosforo bloccando l’induttore maggiormente coinvolto nelle risposte alla fosforo-carenza, la proteina PHR1 (Phosphate Starvation Response1). La proteina SPX è stata isolata in vitro e dimostra la sua capacità di modulare le segnalazioni dello stato nutrizionale del fosforo sia in Arabidopsis, dicotiledone crucifera,  sia nel riso (Oryza sativa), monocotiledone poacea. Tale scoperta, in piante diverse sia dal punto di vista sistematico sia filogenetico, lasciano presupporre la presenza delle proteine SPX e PHR1 in tutto il regno vegetale (vedi nota 1; 2)

Le proteine SPX  controllano l’attività dei geni coinvolti nelle risposte alla carenza di fosforo con un meccanismo strettamente dipendente dalla concentrazione in fosforo nelle cellule. Con alti livelli di fosforo, SPX si lega a PHR1 bloccando sia i geni che codificano le risposte alla P-carenza sia quelli coinvolti nella sintesi delle stesse SPX. Quando il livello di fosforo è basso, SPX e PHR1 rimangono separate e le risposte alla P-carenza restano attive.
È, inoltre, di particolare importanza il fatto che il legame tra SPX e PHR avvenga indistintamente in presenza di fosfati e/o di fosfiti; questo spiega perché la pianta non è in grado di distinguere tra il fosfato (biologicamente attivo) e il fosfito (biologicamente inattivo).
Tutte questo è stato riprodotto e confermato da prove di laboratorio.

La risposta della pianta alla carenza di Fosforo

La risposta della pianta alla carenza di Fosforo

Nell’immagine qui in alto, vediamo il modello schematico della interazione tra SPX e PHR in funzione delle concentrazioni di fosforo e dell’attivazione dei geni e dei trascritti che regolano l’adattamento delle piante al fosforo (vedi nota 2).

Con alti livelli di fosforo, SPX  interagisce con PHR bloccando l’attivazione dei geni che sono indotti da carenza di fosforo (PSI); per contro, con bassi livelli di fosforo, SPX non è in grado di bloccare questa attivazione. Appare chiaro, alla luce di ciò, che le risposte alla P-carenza sono costitutive nelle piante e che invece è il suo eccesso (alta disponibilità) a bloccare queste risposte.
Non è quindi la carenza di fosforo a determinare le risposte delle piante, ma succede esattamente l’opposto. La ricerca di fosforo è insita nei geni delle piante e questa funzione è normalmente attiva perché le piante solo raramente si trovano in condizioni di “abbondante fosforo disponibile”.

Nota 1: Puga M.I., Mateos I., Charukesi R., Wang Z., Franco-Zorrilla J.M., De Lorenzo L., Irigoyen M.L., Masiero S., Bustos R., Rodriguez J., Leyva A., Rubio V., Sommer H., Paz-Ares J. (2014) SPX1 is a phosphate-dependent inhibitor of PHOSPHATE STARVATION RESPONSE 1 in Arabidopsis. PNAS USA; 41:14947-14952
Nota 2: Wang Z., Ruan W., Shi J., Zhang L., Xiang D., Yang C., Li C., Wu Z., Liu Y., Yu Y., Shou H., Mo X., Mao C., Wu P. (2014) Rice SPX1 and SPX2 inhibit phosphate starvation responses through interacting with PHR2 in a phosphate-dependent manner. PNAS USA; 41:14953-14958

Articolo redatto dal Responsabile Tecnico Ricerca e Sviluppo di Kalos Agricoltura, dott. agronomo Ferruccio Bergamasco

Per maggiori informazioni ci potete contattare al numero di tel. 0432 909926 oppure via mail a info@kalosgate.com

 

2 thoughts on “Fosforo e carenze nutrizionali, come reagisce la pianta?

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