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L'evoluzione dei legumi

Legumi


Il sequenziamento genomico dell'organismo modello per le leguminose, il Medicago, ha permesso di svelare l'evoluzione di queste importanti piante per la fissazione dell'azoto nel terreno

Un team internazionale di scienziati ha sequenziato il genoma di Medicago, un membro del grande gruppo delle piante da fiore Leguminose che da molto tempo è utilizzato come modello per lo studio della biologia dei legumi. Gli scienziati sono riusciti a mappare circa il 94% dei suoi geni.

Le loro scoperte ci forniscono degli indizi su come si evolvono le Papilionoidee, che sono la più grande delle tre sottofamiglie delle Leguminose. La sottofamiglia della Papilionoidee comprende i piselli, i semi di soia e tutti i legumi che vengono coltivati.

Lo studio, che ha riunito 128 scienziati provenienti da Belgio, Francia, Germania, Nigeria, Arabia Saudita, Corea del Sud, Regno Unito e Stati Uniti ha ricevuto un finanziamento di 14.750.955 euro dal progetto GRAIN LEGUMES ("New strategies to improve grain legumes for food and feed"), che è stato supportato nell'ambito dell'area tematica "Qualità e sicurezza alimentare" del Sesto programma quadro (6° PQ) dell'UE.

Una caratteristica genetica delle piante nella sottofamiglia delle Papilionoidee è quella di poter ospitare batteri in grado di fornire loro azoto proveniente dall'aria.
In questo nuovo studio, il team ha scoperto che questa utile caratteristica può in parte essere attribuita a un evento genetico avvenuto 58 milioni di anni fa quando vennero create copie dei geni dell'intero genoma.

"I dettagli del genoma gettano nuova luce sulla Medicago, la pianta modello che aiuterà a svelare i meccanismi della fissazione dell'azoto, speriamo nell'arco della nostra vita," ha detto uno degli autori dello studio, il prof. Giles Oldroyd del John Innes Centre nel Regno Unito.

La duplicazione dei geni permette lo sviluppo di nuove mutazioni e funzioni, mantenendo allo stesso tempo i ruoli dei geni iniziali. Questa mutazione dei geni nei legumi papilionoidi è ciò che li ha resi così vincenti e resistenti, e ha aumentato il loro valore per gli esseri umani. Nella sottofamiglia delle Papilionoidee, questi geni aggiuntivi si specializzarono per funzioni relative al nodulo della radice, un organo che i legumi formano per immagazzinare batteri simbiotici azotofissatori del genere Rhizobium, il cui compito è quello di fornire ai loro ospiti una forma di azoto che sono in grado di usare, mentre la pianta ospite fornisce ai batteri zuccheri e proteine.

Il progetto GRAIN LEGUMES venne lanciato allo scopo di aiutare l'UE ad affrontare la sfida di fornire proteine di alta qualità per il consumo sia animale che umano. Attualmente, l'Europa importa circa il 70% delle sue proteine vegetali; molte di queste potrebbero essere però prodotte localmente.

Per gli esseri umani, i legumi hanno un alto valore nutritivo. Essi rappresentano un'ottima fonte di proteine vegetali di alta qualità per i mangimi per gli animali. Inoltre, utilizzando i legumi nella rotazione delle colture, si riduce il bisogno di fertilizzanti.

Nonostante tutti questi vantaggi, i legumi rimangono sottoutilizzati dagli agricoltori europei, principalmente a causa della poca costanza della loro produzione. Il progetto GRAIN LEGUMES mirava a effettuare delle ricerche che avrebbero portato alla fine a un aumentato utilizzo dei legumi in Europa.

Leggi l'articolo scientifico
Young, N. D. et al. (2011) "The Medicago genome provides insight into the evolution of rhizobial symbioses". Nature. DOI: 10.1038/nature10625

Fonte: Cordis (25/11/2011)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: Medicago, Papilionoidee, leguminose, legumi, sequenziamento
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