Lo sviluppo delle piante controllato dalla luce e le risposte alla luce blu e alla luce rossa

Lo sviluppo delle piante controllato dalla luce  e le risposte alla luce blu e alla luce rossa

I germogli che vengono fatti germinare e crescere al buio subiscono uno sviluppo definito con il nome di scotomorfogenesi (dal greco skotos, che significa “buio). Queste pianticelle eziolate hanno fusi allungati, cotiledoni ripiegati e non producono clorofilla. La transizione da scotomorfogenesi a fotomorfogenesi è un processo estremamente rapido e complesso. Nell'arco di ore dall'applicazione di un singolo lampo di luce relativamente debole ad una pianticella di pisello cresciuta al buio avvengono numerosi cambiamenti dello sviluppo, come la sintesi di pigmenti caratteristici delle piante verdi. Così la luce agisce da segnale per indurre il cambiamento della forma della pianta, da quella che facilita la crescita sotto il suolo a quella che permette alla pianta di raccogliere in modo efficiente l'energia luminosa e trasformarla in zuccheri essenziali, proteine e lipidi necessari per la crescita della pianta stessa. Fra i diversi pigmenti che sono in grado di promuovere risposte fotomorfogeniche, i più importanti sono quelli che assorbono la luce blu e quella rossa. Il fitocromo è il pigmento proteico che assorbe soprattutto la luce nel rosso e nel rosso lontano, ma è anche in grado di assorbire la luce blu. Tipi diversi di fitocromo sono codificati da membri differenti di una famiglia multigenica e differenti fitocromi regolano distinti processi nella pianta. Quindi, la luce vine utilizzata dalle piante non solo come fonte di energia chimica (attraverso la fotosintesi) ma anche come segnale ambientale nella regolazione della crescita e dello sviluppo. In generale esistono due classi fondamentali di fotorecettori: per la luce rossa in Arabidopsis sono stati individuati cinque fitocromi, mentre per la luce blu abbiamo due crittocromi, una fototropina e la zeaxantina. Le risposte principali alla luce rossa sono: la germinazione del seme, la fotomorfogenesi (crescita verso la luce), l'induzione fotoperiodica della fioritura, la senescenza fogliare e l'abscissione fogliare (piante che perdono le foglie in autunno). Invece, le principali risposte alla luce blu sono: il fototropismo (crescita dei rami verso la luce), la stimolazione della sintesi di clorofille e carotenoidi, l'attivazione dell'espressione genica, i movimenti stomatici, la fototassi (il movimento dei microorganismi dotati di motilità verso o lontano dalla luce) e l'aumento della respirazione.