Ogni seme inizia con un semplice obiettivo: raggiungere l'acqua, raccogliere nutrienti e rimanere eretto. Sotto la superficie, le punte delle radici esplorano il terreno, estendendosi in rami che mantengono in vita la pianta. I ricercatori hanno ora rintracciato il momento in cui compaiono quei rami fino all'autofagia, il percorso di riciclaggio che molti associano ai benefici per la salute del digiuno.
Gli scienziati dell'Università di Copenaghen hanno mappato il percorso in piantine vive. Hanno osservato il fattore di trascrizione ARF7 scomparire e tornare in onde prevedibili, ciascuna legata a un'impennata dell'ormone della crescita auxina. "Il digiuno è diventato popolare, poiché sembra avere una varietà di effetti benefici per la salute negli esseri umani, poiché i periodi senza cibo inducono il corpo ad attivare processi di pulizia per eliminare vari prodotti di scarto nelle cellule", spiega l'assistente professore Eleazar Rodriguez.
Il processo si basa su NBR1, un'etichetta che guida le proteine usate verso un vacuolo per la degradazione. Ogni rimozione di ARF7 ripristina il circuito di segnalazione in modo che possa riattivarsi poche ore dopo. Quando l'autofagia rallenta, ARF7 si accumula, i messaggi si prolungano e la radice perde il suo ritmo abituale. Il modello assomiglia ai ritmi circadiani che guidano l'apertura delle foglie, ma si concentra esclusivamente sulla costruzione della metà nascosta della pianta.
Il gruppo ha disattivato i geni chiave dell'autofagia per testare i limiti del percorso. Le piantine mutanti hanno prodotto meno radici laterali e hanno assorbito meno acqua. "Quando abbiamo interrotto l'autofagia della pianta, c'erano rifiuti ovunque e siamo stati in grado di rilevare la proteina ARF7 tra i rifiuti", afferma Rodriguez. La microscopia ha rivelato vacuoli gonfi pieni di detriti, con conseguente sistema radicale scarso e inefficiente.
Poiché il toolkit di riciclaggio è condiviso tra le piante da fiore, i risultati aprono nuove opzioni per gli allevatori e le aziende che sviluppano additivi microbici per il suolo. La regolazione dell'autofagia o la regolazione dei tag NBR1 potrebbero consentire alle radici di cercare l'umidità più in profondità nel terreno e catturare il fertilizzante prima che venga dilavato, migliorando i raccolti senza input aggiuntivi. Lotti pilota in Danimarca stanno già testando queste idee in condizioni di cambiamento dei regimi pluviometrici.