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Data documento:20-09-2016

Gene expression indicates plants are adapting to increased CO2 levels
L’espressione genetica indica che le piante si stanno adattando a livelli di CO2 più alti

Research partly supported through the EU-funded EXPEER project has found that plants are increasingly adapting to increasing atmospheric carbon dioxide (CO2), which could have important implications for global food security and nature conservation.
Una ricerca in parte sostenuta attraverso il progetto EXPEER, finanziato dall’UE, ha scoperto che le piante si stanno adattando sempre di più all’aumento dell’anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera, il che potrebbe avere importanti implicazioni per la sicurezza alimentare e la conservazione della natura a livello globale.

The research from the University of Southampton, UK, published recently in the journal ‘Global Change Biology’, shows that as plants are exposed to elevated CO2 emissions, gene expression is altered, indicating that changes in gene regulation could be a prominent mechanism underpinning adaption to elevated CO2.
La ricerca, condotta dall’Università di Southampton, Regno Unito, e pubblicata recentemente sulla rivista “Global Change Biology”, mostra che quando le piante sono esposte a elevate emissioni di CO2, l’espressione genetica è alterata, indicando che i cambiamenti della regolazione genetica potrebbero essere un meccanismo evidente che riguarda l’adattamento a livelli elevati di CO2.

Short-term benefits of rising CO2
Benefici a breve termine dell’aumento di CO2

With increasing levels of atmospheric CO2 (emissions grew faster in the 2000s than the 1990s and the concentration of CO2 reached 400 ppm for the first time in 2013), the short-term impact on plants can be described as relatively positive, as this drives up photosynthesis and plant growth, including crop growth and food production.
Con l’aumento dei livelli di CO2 atmosferico (le emissioni sono aumentate più rapidamente a partire dal 2000, rispetto all’ultimo decennio del secolo scorso, e la concentrazione di CO2 ha raggiunto 400 ppm per la prima volta nel 2013), l’impatto a breve termine sulle piante può essere descritto come relativamente positivo, perché fa aumentare la fotosintesi e la crescita della pianta, compresa la crescita delle coltivazioni e la produzione alimentare.

Recent decades have actually seen the Earth become greener as vegetation growth has been stimulated by CO2 rises.
Negli ultimi decenni in effetti la Terra è diventata più verde perché la crescita della vegetazione è stata stimolata dall’aumento di CO2.

>>>  However, the long-term impact of higher levels of atmospheric CO2 on plant life is still a matter of scientific debate.
L’impatto a lungo termine dei livelli più alti di CO2 atmosferico sulla vita delle piante è tuttavia ancora dibattuto in ambito scientifico.

‘Until now, few reports had given us any insight into the long-term impacts of rising CO2 over multiple generations and none have been undertaken on the molecular signature underpinning such adaption,’ commented lead study author Professor Gail Taylor of the University of Southampton.
“Finora sono state raccolte poche informazioni sugli impatti a lungo termine dell’aumento di CO2 per più generazioni, e non è stato condotto alcuno studio sulla firma molecolare alla base di tale adattamento,” ha commentato l’autore principale dello studio, la professoressa Gail Taylor dell’Università di Southampton.

‘One reason for this is that it’s a difficult problem crack – to find plants that have been exposed to conditions of the future but are available today.’
“Uno dei motivi è che è difficile trovare piante che sono state esposte alle condizioni del futuro, ma che sono disponibili oggi.”

To investigate this further, the research team used a unique resource – naturally high CO2 springs where plants have been subjected to more CO2 over many hundreds of years and multiple plant generations.
Per studiare più a fondo la questione, il team di ricerca ha usato una risorsa unica – delle sorgenti in cui il CO2 è naturalmente alto e dove le piante sono state esposte a più CO2 per molte centinaia di anni e diverse generazioni di piante.

Taking plantago lanceolata plants from a ‘spring’ site in Bossoleto, Italy, and comparing the molecular signature with the same plants from a nearby ‘control’ site (at today’s CO2) showed striking differences in the total gene expression (the process by which specific genes are activated to produce a required protein).
Quando sono state esaminate le piante di plantago lanceolata in un sito di questo tipo a Bossoleto, Italia, e ne è stata confrontata la firma molecolare con le stesse piante di un sito “di controllo” vicino (con livelli di CO2 odierni) sono state rilevate differenze impressionanti nell’espressione genetica totale (il processo per mezzo del quale i geni sono attivati per produrre una proteina necessaria).

‘The study shows that when we take plants from these two places that represent the atmosphere of today with that of the future (out to 2100), and place them together in the same environment, the plants from spring sites were bigger and had a better rate of photosynthesis,’ said Prof. Taylor.
“Lo studio dimostra che quando prendiamo piante di questi due luoghi, che rappresentano l’atmosfera di oggi rispetto a quella del futuro (fino al 2100), e le mettiamo nello stesso ambiente, le piante dei siti con sorgenti di CO2 sono più grandi e hanno migliori tassi di fotosintesi,” ha detto la prof.ssa Taylor.

‘Most importantly, plants from the spring sites had differences in the expression of hundreds of genes.’
“Ma soprattutto, le piante dei siti sorgente mostrano differenze nell’espressione di centinaia di geni.”

Prof.Taylor and her team predict that from their gene expression data that planetary greening will continue.
La prof.ssa Taylor e il suo team prevedono, sulla base dei dati sull’espressione genetica in loro possesso, che il verde del pianeta continuerà a crescere.

‘It won’t switch off or become acclimated as CO2 continues to rise, but some of the extra carbon in future plants is likely to go into secondary chemicals for plant defence.
“Non si fermerà e non si acclimaterà man mano che il CO2 continuerà ad aumentare, ma una parte del carbonio in più nelle piante del futuro probabilmente confluirà in sostanze chimiche secondarie per la difesa della pianta.

This is associated with more gene expression underpinning plant respiration.’
Questo è associato a una maggiore espressione genetica riguardante la respirazione della pianta.”

Impact on stomatal pores
Impatto sui pori stomatali

One of the most interesting findings from the research was that stomatal pores on the surface of the leaf (small holes that control the uptake of CO2 for photosynthesis and the loss of water vapour) increase in number after multi-generation exposure to future CO2.
Una delle scoperte più interessanti della ricerca è stata che i pori stomatali sulla superficie della foglia (piccoli fori che controllano l’assorbimento di CO2 per la fotosintesi e la perdita di vapore acqueo) aumentano di numero dopo un’esposizione multi-generazionale al CO2 del futuro.

The team had predicted that pore number would decline, in line with past research over geological timescales using fossil plants.
Il team aveva previsto che il numero di pori sarebbe diminuito, in linea con ricerche svolte in passato su tempi geologici usando piante fossili.

Prof.Taylor added:
La prof.ssa Taylor ha aggiunto:

‘This is a counter-intuitive finding but strongly suggests that stomatal pore numbers increase, since we have identified several key regulators of stomatal number that are sensitive to future high levels of CO2.
“Si tratta di una scoperta contro intuitiva ma che suggerisce con forza che il numero di pori stomatali aumenta, abbiamo infatti identificato diversi regolatori del numero di pori stomatali che sono sensibili ad alti livelli di CO2.

One of those is SCREAM (SCRM2), which is a member of the basic helix-loop-helix (bHLH) protein family that acts to regulate plant developmental transitions.’
Uno di questi è SCREAM (SCRM2), che è un membro della famiglia di proteine elica-ansa-elica di base (bHLH) e agisce per regolare le transizioni evolutive della pianta.”

She admits that the full consequences of this developmental change is not yet fully understood but shows that plants will adapt in unpredictable ways to future levels of CO2 over multiple generations.
Ammette che le conseguenze complete di questo cambiamento evolutivo non si conoscono ancora bene ma questo mostra che le piante si adatteranno in modi imprevedibili ai livelli di CO2 del futuro nel corso di molte generazioni.

This is an important question to address, as it is imperative to know how food crops may evolve over future generations as a result of the changing climate, as well as whether planetary greening will continue and the impacts of this for global nature preservation.
Si tratta di una questione importante da affrontare, perché è fondamentale sapere come potrebbero evolversi le coltivazioni alimentari nelle generazioni future a causa del cambiamento climatico e se l’aumento del verde del pianeta continuerà e conoscere gli impatti di questo fenomeno per la conservazione della natura globale.

As well as being part-funded through the FP7 EXPEER (Distributed Infrastructure for EXPErimentation in Ecosystem Research) project, which concluded in May 2015, the research also received support from the British Council and the UK’s National Environment Resource Council (NERC).
Oltre a essere in parte finanziata attraverso il progetto FP7 EXPEER (Distributed Infrastructure for EXPErimentation in Ecosystem Research), che si è concluso a maggio 2015, la ricerca ha ricevuto un sostegno anche da parte del British Council e dal National Environment Resource Council (NERC) nel Regno Unito.

For more information, please see:
Per maggiori informazioni, consultare:

EXPEER project website
Sito web del progetto EXPEER

Source: Based on a press release from the University of Southampton
Fonte: Sulla base di un comunicato stampa diffuso dall’Università di Southampton