Scienza, raddoppiare il grano prodotto? Possibile grazie a un singolo gene

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Foto di Ralph da Pixabay

Un singolo gene potrebbe far raddoppiare il numero di semi prodotti da una sola spiga di grano. Uno studio dell’Universita’ di Adelaide ha scoperto che i percorsi molecolari regolati da un gene tradizionalmente utilizzato per controllare il comportamento della fioritura del grano potrebbero essere alterati per ottenere rese maggiori. La ricerca e’ stata pubblicata su Current Biology. Il gene si chiama Fotoperiodo-1 (Ppd-1) e viene utilizzato regolarmente dagli allevatori per garantire che le colture di grano fioriscano e facciano maturare i chicchi all’inizio della stagione, evitando le dure condizioni dell’estate. Tuttavia, ci sono degli svantaggi noti. “Sebbene questa variazione avvantaggi la produttivita’ del grano allineando l’impollinazione e lo sviluppo del grano con condizioni ambientali piu’ favorevoli, penalizza anche la resa riducendo il numero di cimette e spighette che portano il grano che si formano sull’infiorescenza del grano”, afferma il dottor Scott Boden, ricercatore presso la Scuola di Agricoltura, Alimentazione e Vino dell’Universita’ di Adelaide. Esaminando i geni la cui espressione e’ influenzata da Ppd-1, il gruppo di ricerca del dottor Boden ha scoperto due fattori di trascrizione che possono essere modificati per influenzare il numero e la disposizione delle spighette che portano il grano che si formano su una spiga di grano, nonche’ i tempi di comparsa della spiga. “L’eliminazione di un fattore di trascrizione, chiamato ALOG1, aumenta la ramificazione sia nel grano che nell’orzo, che normalmente formano infiorescenze non ramificate, e suggerisce che questo gene potrebbe essere un importante regolatore delle spighe non ramificate nella famiglia di colture delle Triticeae – afferma Boden – le conoscenze acquisite informeranno gli allevatori sui bersagli genetici di Ppd-1, per i quali possiamo utilizzare la diversita’ genetica per progettare genotipi che potrebbero produrre risultati migliori”.

Il gruppo di ricerca del dottor Boden sta ora portando avanti il proprio lavoro con prove sul campo presso il Research Enclosure dell’Universita’ per testare le prestazioni delle linee geneticamente modificate in condizioni di campo. Casualmente, i ricercatori tedeschi hanno scoperto un effetto simile per i fattori di trascrizione ALOG1 nell’orzo, che fornisce indizi interessanti sull’evoluzione delle infiorescenze non ramificate del grano e dell’orzo, rispetto a quelle del riso e del mais che mostrano schemi di ramificazione piu’ elaborati. L’Australia è il più grande esportatore mondiale di grano e ha prodotto 36.237.477 tonnellate di raccolto nel 2022, il raccolto annuale più grande mai registrato nel paese. “Il grano contribuisce per il 20% alle calorie e alle proteine della dieta umana, e gli scienziati e gli allevatori devono trovare modi per aumentare la resa del grano del 60-70% entro il 2050 per mantenere la sicurezza alimentare per la crescente popolazione globale – afferma Boden – studi come il nostro sono particolarmente importanti perche’ forniscono un elenco di bersagli genetici che possono essere utilizzati con le nuove tecnologie, come la trasformazione e l’editing genetico, per generare nuova diversita’ che potrebbe aiutare a migliorare la produttivita’ delle colture. Prevediamo che la nostra ricerca portera’ a ulteriori scoperte di geni che controllano lo sviluppo delle spighette e dei fiori nel grano e, cosi’ facendo, favorira’ lo sviluppo di strategie per migliorare il potenziale di rendimento del grano”.