Come fanno le piante a sapere che è autunno se fa ancora caldo? La risposta è nelle ore di luce

Immaginiamo una giornata di inizio ottobre: fuori ci sono ancora 25 °C, il sole scalda e dell’autunno non sembra esserci traccia. Eppure molte piante hanno già iniziato a prepararsi al cambio di stagione. Alcune smettono progressivamente di crescere, altre modificano il proprio metabolismo, mentre le specie che perdono le foglie avviano i processi che precedono la senescenza. Ma come fanno a capire che l’estate sta finendo se la temperatura è ancora quella di una giornata estiva? La risposta, almeno in parte, è nelle ore di luce.

A differenza della temperatura, che può variare molto da un giorno all’altro, la durata del giorno cambia in modo regolare durante l’anno. Per questo, come spiega uno studio pubblicato su Annual Review of Plant Biology, il fotoperiodo (la quantità di luce e di buio nell’arco delle 24 ore) rappresenta per molte piante un segnale utile per sincronizzare il proprio sviluppo con il susseguirsi delle stagioni.

Le piante misurano la durata del giorno grazie alla luce

Le piante non contano le ore come facciamo noi, ma possiedono sistemi biologici in grado di mettere in relazione la luce con il proprio orologio circadiano, il meccanismo interno che scandisce numerosi processi nell’arco delle 24 ore. La misurazione del fotoperiodo nasce proprio dall'integrazione tra queste informazioni temporali e i segnali ricevuti da specifici fotorecettori.

Uno degli esempi meglio studiati è quello di Arabidopsis thaliana. In questa pianta, l’orologio circadiano contribuisce a determinare il momento in cui viene prodotto il fattore di trascrizione CONSTANS (CO). La luce può poi modulare l’attività di CO e, nelle condizioni tipiche delle giornate lunghe, CO favorisce l’espressione del gene FLOWERING LOCUS T (FT), coinvolto nell’attivazione della fioritura. In questo modo la pianta può distinguere, a livello molecolare, giornate più lunghe da giornate più corte.

Il principio non riguarda però soltanto la fioritura. Nelle piante perenni, il cambiamento del fotoperiodo può contribuire a regolare anche il passaggio dalla crescita alla dormienza. Nei pioppi, per esempio, l'accorciamento delle giornate autunnali è un segnale che contribuisce a interrompere la crescita e a preparare le gemme alla stagione invernale. In questo processo intervengono sia i fotorecettori sia l’orologio circadiano, mentre anche la temperatura può modificare la risposta della pianta.

Dalla luce parte il conto alla rovescia verso l’inverno

È quindi possibile che una pianta inizi a prepararsi all’arrivo dell’inverno prima che faccia realmente freddo. La riduzione delle ore di luce può infatti funzionare come un segnale anticipatore: nelle piante arboree delle regioni temperate e boreali, il fotoperiodo contribuisce alla cessazione della crescita e all’instaurarsi della dormienza, mentre la temperatura interviene insieme alla luce nel controllo di questi passaggi stagionali.

Questo, però, non significa che tutte le piante utilizzino il fotoperiodo nello stesso modo, né che la durata del giorno sia sempre il segnale responsabile dell’ingiallimento e della caduta delle foglie. Per esempio, uno studio condotto su 116 genotipi naturali di pioppo tremulo ha mostrato che, mentre l’impostazione delle gemme era compatibile con una risposta a una determinata durata del giorno, l’inizio della senescenza autunnale delle foglie non poteva essere spiegato dalla durata del giorno in sé. Gli autori hanno quindi concluso che, in questo caso, il segnale deve dipendere dalla luce ma essere diverso dal semplice accorciamento del fotoperiodo.

Insomma, quando a settembre fa ancora caldo, una pianta non deve necessariamente aspettare che arrivi il freddo per capire che qualcosa sta cambiando. La variazione della luce le fornisce già un'informazione stagionale, che può essere integrata con la temperatura e con altri segnali ambientali per regolare crescita, dormienza, fioritura e altri processi dello sviluppo. Non esiste quindi un unico “termometro dell’autunno” nelle piante: è piuttosto un sistema di segnali ambientali che permette loro di anticipare, con modalità diverse a seconda della specie, i cambiamenti della stagione.

non perderti questo articolo

Come mai in autunno le foglie cambiano colore e cadono?

Di Nicole Pillepich