Piante a fiore, scoperto come viene scelta la cellula madre del gamete femminile

Un nuovo tassello nella comprensione della riproduzione delle piante arriva da uno studio coordinato dall’Università degli Studi di Milano, realizzato in collaborazione con la Humboldt-Universität zu Berlin. La ricerca ha chiarito i meccanismi molecolari attraverso cui, all’interno dell’ovulo delle piante a fiore (angiosperme), viene selezionata la cellula destinata a diventare il gamete femminile.

Il lavoro, pubblicato sulla rivista scientifica Nature Communications, individua il sistema di regolazione genetica che guida la scelta della cellula madre delle megaspore, il punto di partenza del processo riproduttivo che porta alla formazione del seme.

Comprendere nel dettaglio come si attiva questa fase iniziale della riproduzione vegetale rappresenta un passo importante per la ricerca agronomica, con possibili applicazioni legate al miglioramento della fertilità e della produttività delle colture.

Il ruolo dell’ovulo nella riproduzione delle piante

Nelle angiosperme, il gruppo più numeroso e diffuso di piante sulla Terra, gli organi riproduttivi sono contenuti nei fiori. All’interno del fiore si sviluppa una struttura microscopica e complessa: l’ovulo.

È proprio in questo ambiente che prende forma la cellula destinata a diventare il gamete femminile. Dopo la fecondazione, questa cellula darà origine all’embrione vegetale contenuto nel seme.

Il primo passaggio cruciale consiste nella selezione di una singola cellula dell’ovulo: la cellula madre delle megaspore (MMC). Da questa cellula prende avvio il percorso che porterà alla formazione del gamete femminile.

Per lungo tempo i meccanismi che regolano questa selezione sono rimasti poco chiari. Il nuovo studio ha individuato il circuito molecolare che guida il processo.

Il circuito molecolare che guida la scelta della cellula

I ricercatori hanno dimostrato che la formazione della cellula madre delle megaspore è controllata dall’azione coordinata di due fattori trascrizionali appartenenti alla famiglia delle proteine MADS-domain, note per il loro ruolo nella regolazione dello sviluppo delle piante.

Queste proteine agiscono formando un complesso con SPOROCYTELESS/NOZZLE (SPL/NZZ), una proteina regolatrice già associata ai processi riproduttivi vegetali.

L’interazione tra questi elementi attiva un meccanismo che porta all’accumulo di auxina, un ormone vegetale fondamentale per la crescita e lo sviluppo delle piante, in cellule specifiche dell’ovulo.

La risposta cellulare a questo ormone permette di identificare una sola cellula, che acquisisce le caratteristiche necessarie per diventare la progenitrice dei gameti femminili.

Implicazioni per l’agricoltura e la ricerca

La scoperta offre nuove prospettive nella comprensione dei processi riproduttivi delle piante, un ambito centrale per la ricerca agricola.

Secondo Lucia Colombo, docente di Botanica presso il Dipartimento di Bioscienze dell’Università degli Studi di Milano e coordinatrice del gruppo di ricerca, lo studio non riguarda soltanto la biologia fondamentale delle piante.

Le conoscenze acquisite potrebbero infatti contribuire allo sviluppo di strategie più efficaci e sostenibili per l’agricoltura, favorendo il miglioramento della fertilità delle colture e l’aumento della produttività.

Comprendere come si formano i gameti vegetali permette infatti di intervenire con maggiore precisione nei programmi di selezione e miglioramento genetico delle piante, con possibili ricadute positive sulla sicurezza alimentare e sulla gestione sostenibile delle risorse agricole.