Acido abscissico, come regola la crescita delle piante

L’acido abscissico (ABA) è un ormone vegetale che gioca un ruolo fondamentale nella crescita e nello sviluppo delle piante, ma anche nella loro capacità di adattarsi ai cambiamenti ambientali.

L’acido abscissico regola la maturazione dell’embrione, la dormienza dei semi, la germinazione, la divisione cellulare e l’allungamento, l’induzione floreale e le risposte a stress ambientali come siccità, salinità, freddo, attacco di agenti patogeni e radiazioni U.V.

Si trova in tutte le piante ed è prodotto da alcuni funghi fitopatogeni, batteri e metazoi secondo almeno due percorsi biosintetici. I funghi producono l’acido abscissico direttamente dal farnesil pirofosfato, mentre le piante lo sintetizzano indirettamente dai carotenoidi.

L’acido abscissico è stato scoperto negli anni ’60 del secolo scorso da alcuni ricercatori che stavano studiando l’effetto di un estratto vegetale sulla caduta delle foglie, un processo noto come abscissione.

Nel 1963 il dottor Frederick Addicott, biochimico e fisiologo vegetale, dell’Università della California a e il suo team di ricerca isolarono questa sostanza che causava la caduta delle foglie, e la chiamarono acido abscissico. Il termine deriva infatti dalla parola latina abscissus, che significa reciso o tagliato.

Struttura dell’acido abscissico

L’acido abscissico è un sesquiterpenoide che ha formula C15H20O4  in cui è presente un atomo di carbonio chirale otticamente attivo.

acido abscissico 2 da Chimicamo
acido abscissico

Questa struttura è stata determinata tramite analisi spettroscopiche come la risonanza magnetica nucleare (NMR) e la spettrometria di massa. La struttura molecolare è costituita da un anello cicloesenico a cui sono legati un gruppo metilico, un gruppo dimetilico, un gruppo chetonico, un gruppo idrossilico e una catena laterale idrocarburica coniugata al gruppo dell’acido carbossilico.

Nella sua forma naturale è presente sotto la forma (+)-2-cis-4-trans-ABA. La geometria della catena laterale 2-cis-4-trans può essere isomerizzata in modo reversibile dalla luce per formare una miscela contenente l’isomero 2-trans-4-trans che risulta inattivo.

Si presenta solido sotto forma di cristalli incolori e ha una costante di equilibrio Ka pari a 1.36 · 10-5

Essendo un acido debole è per lo più privo di carica quando è presente nelle cellule della pianta in cui l’ambiente è relativamente acido

Funzioni dell’acido abscissico

In particolare, l’ABA è coinvolto nella regolazione della chiusura degli stomi, i pori presenti sulle foglie attraverso cui le piante assorbono anidride carbonica e rilasciano ossigeno. Quando le piante percepiscono una carenza di acqua nel terreno, producono quantità maggiori di ABA, che, a sua volta, stimola la chiusura degli stomi per ridurre la perdita di acqua attraverso l’evaporazione.

Tuttavia l’acido abscissico non è coinvolto solo nella risposta delle piante alla siccità. L’ormone è anche importante per la germinazione dei semi, la maturazione dei frutti, la risposta alle malattie e allo stress da freddo.

Inoltre, recenti studi hanno evidenziato un suo possibile ruolo nell’interazione tra le piante e altri organismi, come, ad esempio i funghi. Questa possibilità potrebbe spiegare l’ampia distribuzione dell’ABA in natura.

L’ABA inibisce anche la crescita e lo sviluppo di piante intere o di parti di piante e contrasta gli effetti di fitormoni che stimolano la crescita come le gibberelline. L’attività dell’ABA nell’induzione e nel mantenimento della dormienza dei semi è attribuita ai suoi potenti effetti sull’inibizione della germinazione dei semi.

Gli effetti inibitori dell’ABA sulla germinazione e sulla crescita aiutano le piante a resistere a queste condizioni stressanti e a germogliare solo quando sussistono condizioni favorevoli alla crescita.

Biosintesi

biosintesi da carotenoidi 1 da Chimicamo
biosintesi da carotenoidi

Le piante superiori sintetizzano l’ ABA come un composto derivato da grandi molecole precursori di carotenoidi attraverso la scissione di un precursore del carotenoide C40 , seguito da una conversione in due fasi della xantossina intermedia in ABA tramite l’aldeide

La sintesi dai carotenoidi avviene attraverso diverse fasi enzimatiche a partire dalla zeaxantina, che si forma dall’idrossilazione del β-carotene e successivamente convertita in violaxantina. Segue la sintesi e la scissione ossidativa della neoxantina in xantossina che è quindi convertita in aldeide abscissica, che è ossidata in ABA.

Contrariamente a questa via, detta indiretta e dipendente dai carotenoidi vegetali, la biosintesi nelle specie fotosintetiche come alghe, cianobatteri e licheni dipende da una via cosiddetta diretta. La molecola che funge da precursore ha 15 atomi di carbonio come il farnesil difosfato (FDP) o il farnesil pirofosfato (FPP)) generati tramite la via del mevalonato.

Usi in agricoltura

natura da Chimicamo
produzione agricola

La comprensione del ruolo dell’acido abscissico nella regolazione della crescita e dello sviluppo delle piante ha avuto implicazioni significative per l’agricoltura e la produzione di alimenti.

Ad esempio, la comprensione di come esso regola la chiusura degli stomi può essere utilizzata per sviluppare colture più resistenti alla siccità.  Inoltre, la sua manipolazione può influenzare la maturazione dei frutti, in particolare per ritardarla, in modo da prolungare la durata di conservazione e migliorare la qualità dei prodotti. Ciò potrebbe avere importanti implicazioni per l’industria alimentare.

L’acido abscissico è utilizzato per migliorare la tolleranza delle piante alla siccità, specialmente in colture come cereali, leguminose e verdure.

Costituisce ancora oggi oggetto di studio per comprenderne il suo ruolo nella crescita e nello sviluppo delle piante per migliorare la produzione agricola e la gestione delle risorse idriche.

 

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