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Il genoma dell'erba fornisce informazioni sulla tolleranza alla siccità
Conoscendo il genoma di una pianta è possibile modificarlo per indirizzare la pianta verso un metabolismo C4, che la rende più resistente alla siccità
Un team internazionale di ricercatori ha descritto il genoma del sorgo, un tipo di erba resistente alla siccità appartenente alla stessa famiglia della canna da zucchero e del granturco. Queste nuove scoperte, pubblicate sulla rivista Nature, hanno gettato luce su una preziosa fonte di cibo, foraggio e biocarburante ed hanno importanti implicazioni per l'agricoltura nelle regioni più aride con una popolazione in crescita, come l'Africa occidentale.
In tutto il mondo si producono circa 60 milioni di tonnellate di sorgo l'anno, principalmente nel nord-est dell'Africa e nelle aree aride degli USA e dell'India, che viene usato come base alimentare sia per l'uomo che per il bestiame. È anche coltivato come fonte di biocarburante, principalmente in Cina. Il grano di sorgo ha più proteine e meno grassi rispetto al granturco, ma ha un valore nutrizionale simile. Il sorgo dolce è simile alla canna da zucchero ma la sua resistenza al caldo e alla mancanza d'acqua lo rende più appetibile come coltura da biocarburante.
Il sorgo usa un percorso fotosintetico chiamato "C4" che lo rende particolarmente adatto ad assimilare più carbonio ad alte temperature rispetto a piante che usano il normale percorso "C3", come il riso e il grano. È possibile che il genoma del sorgo recentemente descritto possa spianare la strada a futuri studi per modificare altre specie, specialmente la pianta del riso, per farle passare dal percorso C3 alla fotosintesi C4, aumentando così i raccolti e assorbendo più biossido di carbonio di quanto sia possibile adesso.
Secondo questo studio, il piccolo genoma del sorgo lo rende un modello allettante per studiare le erbe C4.
I ricercatori sono riusciti a stabilire una figura precisa e contigua dell'intero genoma del sorgo. Più precisamente, hanno identificato quelle duplicazioni del gene che non sono presenti in altri cereali e che potrebbero contribuire alla capacità del sorgo di sopportare la siccità.
Il genoma del sorgo recentemente sequenziato ha ispirato studi comparativi con il genoma del riso, che era stato sequenziato quattro anni fa. Tali studi delle fondamenta genetiche di preziosi tratti agrari consentirà, si spera, agli scienziati di sviluppare programmi di riproduzione che potenzino il rendimento delle colture.
"Adesso avremo un'idea migliore di quante proprietà dell'erba (come la resistenza alla siccità, lo zucchero nel gambo, o il rendimento del grano) sono criptate nei suoi geni," ha detto il dott. Joachim Messing della Rutgers University negli USA, uno degli autori dello studio. "Sapere questo potrebbe permetterci di muovere lateralmente questi geni tra questi tipi di colture, per modificarle sulla base delle esigenze della posizione geografica e del clima."
Gli scienziati hanno usato un metodo di sequenziamento tramite "shotgun" per analizzare il genoma del sorgo. Questo metodo prende in considerazione la natura altamente ripetitiva dei grandi genomi, ha spiegato il dott. Messing, che ha sviluppato il metodo: "L'efficacia e l'utilità di questo metodo renderà più veloce e molto meno costoso il sequenziamento di altri genomi complessi in futuro."
In un commento di accompagnamento, il dott. Takuji Sasaki e il dott. Baltazar Antonio dell'Istituto nazionale di scienze agrobiologiche in Giappone sottolineano che "il vero valore delle informazioni genetiche delle piante sta nel tradurre questi dati in un miglioramento dei raccolti attraverso varie strategie di riproduzione". Continuano poi spiegando come la conoscenza della sequenza genetica del sorgo può essere applicata ad altre specie di erbe C4 come la canna da zucchero e il miscanto che sono state individuate come potenziali risorse per la produzione di bioetanolo.
"Le informazioni che si possono estrarre dalla sequenza genomica di una pianta non sono, ovviamente, sufficienti di per sé a potenziare tratti come l'efficienza fotosintetica o la resistenza agli stress," hanno scritto il dott. Sasaki e il dott. Antonio. "Queste informazioni costituiscono però lo strumento più potente di cui disponiamo per scoprire modi di aumentare la quantità di alimenti ed energia prodotta dalle piante, e in questo modo far fronte alle richieste di un mondo alle prese con una popolazione sempre in crescita e con un clima imprevedibile."
Redazione (19/03/2009)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag:
siccità,
piante,
fotosintesi,
C4,
C3
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