In un futuro, forse neanche troppo lontano, potremmo curare le nostre piante applicando dei veri e propri “cerotti” di cellulosa batterica sulle loro foglie lesionate. Un gruppo di ricercatori del Center for Plant Biotechnology and Genomics di Madrid e del Centre for Research in Agricultural Genomics di Barcellona, infatti, si è interrogato su come innescare la rigenerazione nelle aree fogliari che di solito non mostrano un’elevata capacità di rinnovamento. Dalla loro collaborazione nasce uno studio, pubblicato su Science Advances e liberamente consultabile, dove emerge che la cellulosa batterica favorisce la ricrescita di tessuti dopo un taglio, attivando sia meccanismi ormonali sia risposte di difesa. 

Generalmente, quando una foglia viene danneggiata, l’unico modo per ottenere una riparazione massiccia consiste nel fornire ormoni in modo mirato, così che si formi il callo - un insieme di cellule indifferenziate che chiude la ferita. Tuttavia, questo approccio non è sempre applicabile in tutte le specie e può rivelarsi poco pratico se deve essere impiegato su vasta scala. L’idea alla base di questo studio consiste nel verificare se la cellulosa batterica possa funzionare come “cerotto biologico” per favorire la guarigione delle lesioni fogliari. Ma perché proprio la cellulosa batterica? Nella comunità scientifica è noto che la cellulosa batterica, rispetto alla cellulosa vegetale che si trova nelle piante, è un polimero più puro (non contiene lignina o pectine, che si possono trovare nei tessuti vegetali) e ha una struttura altamente organizzata che le conferisce molta resistenza e capacità di trattenere acqua. Infatti, la cellulosa batterica trova largo impiego in campo biomedico, per esempio nella rigenerazione dei tessuti umani dopo ustioni e scottature. 

Gli scienziati hanno focalizzato la propria attenzione su due piante utilizzate come sistema modello: Nicotiana benthamiana e Arabidopsis thaliana. Essi hanno effettuato dei tagli di lunghezze differenti sulle foglie e, dopo aver applicato dischetti di cellulosa batterica (o di altri materiali simili come l’agarosio o la cellulosa vegetale), hanno monitorato il processo di rigenerazione nel tempo e con diversi approcci. Grazie alla microscopia elettronica a scansione hanno studiato i tessuti lesionati nei punti di taglio, seguendo la formazione di nuove cellule. Con tecniche trascrittomiche, come l’RNA-seq, che mostra quali geni sono accesi e quali spenti in un determinato campione in un preciso momento, hanno studiato i livelli di espressione genica a diversi intervalli temporali. Ciò ha consentito di analizzare il processo di rigenerazione non solo dal punto di vista morfologico ma anche molecolare, per comprendere quali vie di segnalazione fossero coinvolte.

Dai risultati è emerso che le ferite coperte con i dischetti di cellulosa batterica si richiudono più velocemente rispetto ai controlli e ai dischetti di altre sostanze. Già dopo un paio di giorni, si osserva, infatti, la divisione cellulare ai margini del taglio e in 7 giorni circa la ferita si richiude completamente. Non solo, grazie a tecniche di cromatografia e di spettrometria di massa, i ricercatori hanno scoperto, in modo inaspettato, che la cellulosa batterica contiene al suo interno piccole quantità di ormoni vegetali (come le citochine), che possono contribuire all’attivazione di geni legati alla divisione cellulare, promuovendo così l’effetto rigenerativo. Per confermare che le citochine fossero veramente necessarie nel processo, gli scienziati hanno ripetuto gli esperimenti effettuando tagli fogliari in piante portatrici di mutazioni nelle vie di segnalazione delle citochine. Come atteso, in queste piante i dischetti di cellulosa batterica non hanno avuto alcun effetto, confermando che l’attivazione della via delle citochine è essenziale nel processo.

I ricercatori hanno anche notato che, a seguito dell’applicazione dei cerotti di cellulosa batterica sui tagli, si assiste all’incremento dei ROS, le specie reattive dell’ossigeno, che di solito aumentano in condizioni di stress o quando la pianta subisce un attacco dai patogeni. Si è visto, per la prima volta, che la presenza di cellulosa batterica su una ferita attiva due vie di segnalazione distinte: da un lato quella mediata dalle citochine, che promuove la divisione cellulare, dall’altra quella mediata dai ROS e dai meccanismi di difesa. Insieme queste due vie favoriscono la rigenerazione e la chiusura della ferita.

Sebbene diversi aspetti siano ancora da chiarire, come ad esempio se la cellulosa batterica abbia lo stesso effetto anche in altre specie vegetali o in altri tessuti, questo studio offre importanti implicazioni sull’uso della cellulosa batterica nelle pratiche agricole e nell’orticoltura, per proteggere e guarire rapidamente le ferite causate dalla potatura o da altre lesioni, riducendo così il rischio di infezioni e aumentando la produttività vegetale.