Le piante sono il fondamento della vita sulla terra e costituiscono circa tre quarti della biomassa vivente del mondo. Distribuiti in tutto il globo, i vegetali sono eucarioti foto-aerobi, ovvero organismi in grado di effettuare la fotosintesi clorofilliana. Tale processo ha luogo nei cloroplasti e consiste nella produzione di glucosio e ossigeno a partire da acqua e anidride carbonica. Il glucosio è utile alla pianta per produrre energia, mentre l’ossigeno viene rilasciato nell’atmosfera attraverso gli stomi rendendo il nostro pianeta compatibile con la vita.
In particolare, gli stomi sono strutture specializzate localizzate sulla parte inferiore della foglia e costituite da due cellule, chiamate cellule di guardia. L’affiancamento di tali cellule genera un foro, il cui diametro può essere regolato modificando la concentrazione di acqua all’interno delle cellule stesse. In questo modo, gli stomi sono in grado di regolare lo scambio gassoso tra pianta e atmosfera, nello specifico, l’immissione di anidride carbonica e il rilascio di vapore acqueo e ossigeno (Figura 1).
Conoscere e studiare gli organismi vegetali è essenziale per svariati ambiti, tra cui biodiversità e agricoltura, ma anche biologia molecolare e genetica. Come in biologia animale però, la visualizzazione di processi biologici in vivo è tanto fondamentale quanto difficile da realizzare. L’impiego della fluorescenza tradizionale infatti comporta inevitabilmente la generazione di fotodanni. Inoltre, i laser convenzionali non sono adatti al deep imaging a causa della forte dispersione della luce e dell’autofluorescenza intrinseca dei tessuti vegetali.
Una soluzione perfetta è rappresentata dalla microscopia a 2 fotoni, la quale si basa sull’utilizzo di laser a infrarossi. Gli infrarossi sono caratterizzati da una minor energia e dunque ridotta fototossicità e maggior potere penetrante. Pertanto, la microscopia a 2 fotoni si presta in maniera ottimale al live-imaging in tessuti vegetali.
Un esempio perfetto si concretizza qui di seguito, dove gli specialist di Femtonics grazie all’utilizzo del loro microscopio a 2 fotoni FEMTO SMART hanno registrato la chiusura degli stomi effettuando un live imaging di una foglia (Figura 2).
Grazie alla microscopia 2 fotoni è stato possibile visualizzare il comportamento delle cellule di guardia per tempi prolungati senza compromettere il campione. Il risultato, è un time-lapse di 7 ore con immagini acquisite ogni 30 minuti, in cui è possibile notare chiaramente la chiusura e successiva riapertura di uno stoma di una foglia di peperone (pianta da cui si ricava la paprika, prodotto tipico Ungherese proprio come Femtonics).
