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36.5:

Risposte a siccità e inondazioni

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Biology
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Responses to Drought and Flooding

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La carenza e l’eccesso d’acqua possono rappresentare una seria minaccia per le piante. In condizioni normali, la maggior parte dell’acqua assorbita dalla pianta evapora dalle foglie e altre parti della pianta, processo chiamato traspirazione. Lo stress da siccità fa appassire le piante, perché l’acqua persa tramite la traspirazione supera la quantità d’acqua assorbita dal suolo. Le piante rispondono alla siccità sincronizzando l’acido absissico e liberandolo nelle foglie; questo ormone mantiene chiusi gli stomi, prevenendo la perdita d’acqua con la traspirazione. Nei periodi di scarsità d’acqua, le foglie appassite di erba si ripiegano a forma di tubo; ciò riduce la perdita idrica riducendo la superficie fogliare esposta all’aria secca. Altre piante reagiscono alla siccità perdendo le foglie per conservare l’acqua. Tuttavia, le strategie di conservazione idrica delle foglie riducono anche la fotosintesi. Alcune piante reagiscono ai segnali chimici emessi dalle piante vicine colpite dalla siccità, preparandosi per una risposta più forte all’imminente siccità. Troppa acqua, al contrario, può soffocare una pianta, riducendo lo spazio aereo nel terreno e quindi limitando l’ossigeno necessario per la respirazione cellulare. Alcune piante hanno sviluppato adattamenti strutturali che consentono loro di vivere in habitat molto umidi. Ad esempio, molte specie di mangrovie hanno radici aeree specializzate chiamate pneumatofore, che consentono alle piante di assorbire ossigeno. Nel terreno bagnato, le piante prive di tali adattamenti vengono private dell’ossigeno, causando la morte di alcune cellule nella corteccia radicale; questo processo genera tubi d’aria, che forniscono ossigeno alle radici sommerse dall’acqua. L’Oryza sativa è l’unica varietà di riso che aumenta l’altezza durante l’inondazione, mantenendo le foglie sopra le acque alluvionali crescenti. Una volta sommersa, la pianta di riso accumula l’ormone vegetale etilene, che induce ad una maggiore produzione degli ormoni chiamati gibberelline. Le gibberelline stimolano la crescita verticale della pianta. Gli agricoltori devono sviluppare colture resilienti per rispondere a fenomeni come cambiamenti climatici e condizioni meteorologiche imprevedibili.

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Risposte a siccità e inondazioni

L’acqua svolge un ruolo significativo nel ciclo di vita delle piante. Tuttavia, un’inposizione o un eccesso di acqua può essere dannoso e rappresentare una grave minaccia per le piante.

In condizioni normali, l’acqua assorbita dalla pianta evapora dalle foglie e da altre parti in un processo chiamato traspirazione. In tempi di stress da siccità, l’acqua che evapora per traspirazione supera di gran lunga l’acqua assorbita dal suolo, causando l’appassimento delle piante. La risposta generale delle piante allo stress da siccità è la sintesi dell’acido abscisico ormonale che mantiene gli stomi chiusi e riduce la traspirazione. Inoltre, le piante possono rispondere all’insufficienza idrica estrema spargendo foglie. Questo metodo, tuttavia, riduce la fotosintesi e di conseguenza ostacola la crescita delle piante.

Mitigazione dello stress da siccità nelle piante mediante microbi

Lo stress da siccità limita la crescita e la produttività delle piante nelle regioni aride e semiaride. Tuttavia, alcuni microbi presenti in prossimità delle piante possono rilasciare segnali fisici e chimici che inducono cambiamenti legati alla difesa delle piante in condizioni di siccità. Ad esempio, il batterio del suolo Paenibacillus polymyx è segnalato per indurre la tolleranza alla siccità nell’Arabidopsis. L’effetto più significativo di questo batterio è stato osservato nella crescita di legumi sotto stress idrico. Le piante leguminose dipendono dal rizobio del suolo per la fissazione dell’azoto – ma i rizobi sono estremamente sensibili allo stress da siccità, con conseguente fissazione dell’azoto molto bassa. Tuttavia, il suolo mescolato con P. polymyx ha provocato un aumento della fissazione dell’azoto da parte del rizobio e una maggiore crescita della pianta di fava.

L’acqua in eccesso è altrettanto disastrosa per le piante come una mancanza di acqua. Troppa acqua può soffocare le piante riducendo gli spazi d’aria nel terreno, limitando così l’ossigeno necessario per la respirazione cellulare. Alcune specie di piante legnose rispondono alle condizioni di inondazione sviluppando una crescita ipertrofica che appare come gonfiore dei tessuti alla base del gambo. Questa crescita ipertrofica può aiutare nella diffusione verso il basso di ossigeno così come potenziale sfogo di composti tossici (anidride carbonica, metano, ed etanolo) formato dal metabolismo anaerobico. Altre risposte adattative allo stress alluvionale includono la formazione di radici avventizie, aumenti della porosità delle radici attraverso cellule specializzate chiamate cellule di arenchyma e un’esodermide suberizzata per prevenire la perdita di ossigeno.

Suggested Reading

Basu, Supratim, Venkategowda Ramegowda, Anuj Kumar, and Andy Pereira. "Plant adaptation to drought stress." F1000Research 5 (2016). [Source]