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Le ondate di calore globali, sempre più precoci e intense, pongono sfide senza precedenti non solo per l’essere umano, ma soprattutto per il regno vegetale. Se l’uomo può infatti proteggersi attraverso tecnologie artificiali come l’aria condizionata, le piante si trovano a dover affrontare in solitudine le minacce combinate del caldo estremo e della siccità. In questo scenario critico, Sarah M. Assmann, professoressa di biologia presso la Penn State, conduce ricerche d’avanguardia per decodificare le risposte fisiologiche delle piante ai segnali ambientali. L’obiettivo della scienziata è applicare tali conoscenze per sviluppare colture geneticamente e fisiologicamente più resilienti, un passo fondamentale non solo per garantire la sicurezza alimentare globale, ma anche per mitigare attivamente gli effetti del riscaldamento climatico.
La capacità di una pianta di sopravvivere agli stress termici e idrici dipende strettamente dalla sua fisiologia, ovvero dall’insieme dei processi chimici e fisici che ne regolano la vita. Sia il caldo che la siccità determinano una grave carenza idrica all’interno dell’organismo vegetale: nel primo caso l’acqua evapora a causa delle alte temperature, mentre nel secondo le radici non riescono ad assorbirne a sufficienza dal terreno secco. Il punto nevralgico di questo delicato equilibrio è rappresentato dagli stomi, microscopici pori situati sulla superficie delle foglie. Attraverso gli stomi le piante attuano un processo analogo alla sudorazione umana, rilasciando acqua che, evaporando, ne permette il raffreddamento.
Tuttavia, quando il caldo e la siccità si manifestano contemporaneamente, la pianta si trova di fronte a un drammatico dilemma biologico: deve scegliere se mantenere aperti i pori per rinfrescarsi o chiuderli per conservare l’acqua interna. La regolazione di questo meccanismo è affidata alle cellule di guardia, coppie di cellule che circondano ogni stoma e che sono dotate di sistemi di percezione estremamente precisi. Quando il terreno si inaridisce, la pianta produce un segnale ormonale, l’acido abscissico, che viaggia dalle radici fino alle foglie. Le cellule di guardia, intercettando questo ormone, riducono il volume del poro e lo restringono, limitando la perdita d’acqua. Questa strategia di sopravvivenza comporta però una complicazione energetica, poiché la chiusura degli stomi impedisce l’assorbimento dell’anidride carbonica atmosferica, elemento essenziale per la fotosintesi e la produzione di zuccheri. Le piante devono quindi modificare la dimensione dei loro pori su una scala temporale di pochissimi minuti o secondi, operando un continuo e dinamico bilanciamento tra la necessità di nutrirsi e quella di non disidratarsi.
A fronte di mutamenti climatici repentini, molte piante non riescono a mantenere questo equilibrio fisiologico, provocando un declino globale nella resa di colture primarie come il grano e il riso. Per questa ragione, la ricerca si sta focalizzando con urgenza sulle migliaia di varietà di riso esistenti nel mondo, un alimento che da solo sostiene la metà della popolazione del pianeta. Esplorando l’immenso patrimonio genetico di questo cereale, gli scienziati cercano di individuare i ceppi naturali che possiedono già i migliori meccanismi di adattamento alla scarsità d’acqua, con l’intento di trasferire tali tratti resilienti nelle varietà comunemente preferite e coltivate dagli agricoltori.
La gestione ottimale dell’acqua si rivela dunque la chiave di volta per un’agricoltura sostenibile. Il riso è una pianta notoriamente idrovora, che richiede in media il doppio dell’acqua rispetto ad altre colture e che viene tradizionalmente coltivata allagando i campi. Se questa tecnica non rappresenta un problema dove le risorse idriche sono abbondanti, diventa un fattore di enorme vulnerabilità per gli agricoltori che dipendono esclusivamente dalle piogge. Gli studi attuali mirano a stabilire la quantità minima di acqua necessaria per garantire comunque un buon raccolto, selezionando le varietà che offrono rese elevate anche in regime di restrizione idrica. I benefici di questo approccio non sono solo economici e di sussistenza, ma anche ecologici. Ridurre l’irrigazione significa infatti diminuire l’uso dei carburanti necessari per azionare i macchinari agricoli e, soprattutto, evitare le condizioni anaerobiche del terreno allagato, che favoriscono la proliferazione di microrganismi produttori di metano, un potente gas serra.
Assmann paragona questa frontiera scientifica alla medicina personalizzata umana. Proprio come la conoscenza del genoma umano permette di prevedere la predisposizione a certe patologie o la tolleranza agli stress, la mappatura dei singoli genomi delle diverse varietà di riso consente di comprendere quali differenze genetiche determinino una maggiore adattabilità. Integrare queste informazioni nello sviluppo delle colture del futuro permetterà di creare piante su misura per i climi di domani. In questo contesto, la professoressa sottolinea il ruolo insostituibile della ricerca di base, che analizza a livello molecolare e cellulare la conversione degli stimoli esterni in risposte ormonali. Infine, la scienziata evidenzia come la risoluzione di una crisi globale richieda necessariamente uno sforzo collettivo che superi i confini geografici, descrivendo il proprio progetto sul riso come un network internazionale che unisce laboratori e ricercatori dislocati tra Stati Uniti, Filippine, Inghilterra, Francia e Germania.

L’articolo originale è rintracciabile al link: https://www.psu.edu/news/research/story/qa-can-plants-help-reverse-climate-change