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Il "gene nutriente" delle piante

Pannocchie di mais


Identificato il gene Meg1 che regola la quantità ottimale di sostanze nutrienti che passano dalla madre alla progenie nelle piante di mais attraverso i semi

Un team di ricercatori britannici e francesi finanziati dall'UE ha identificato il "gene nutriente" preposto a trasferire le sostanze nutrienti dalle piante ai semi. Questa nuova scoperta, presentata nella rivista Current Biology, potrebbe aiutare a incrementare la produzione globale di cibo ed ha anche delle conseguenze sulla sicurezza degli alimenti.

Per la prima volta i ricercatori sono riusciti a identificare il gene, chiamato Meg1, che regola la quantità ottimale di sostanze nutrienti che passano dalla madre alla progenie nelle piante di mais.

Lo studio è stato in parte finanziato dalla Commissione europea mediante l'azione "Utilizzo della riproduzione delle piante per il miglioramento delle colture" del dominio Cibo e agricoltura della struttura di Cooperazione europea nel settore della ricerca scientifica e tecnica (COST). COST coordina a livello europeo diversi programmi nazionali di ricerca ed è supportato dalla direzione generale della Ricerca e dell'innovazione. Il principale obbiettivo è quello di ridurre la frammentazione degli investimenti nella ricerca europea e di aprire lo Spazio europeo della ricerca (SER) a una cooperazione a livello mondiale.

Meg1, a differenza della maggior parte dei geni che sono espressi sia dai cromosomi materni che paterni, è espresso solo dai cromosomi materni. Questa insolita forma di espressione genetica uniparentale, chiamata imprinting, non è limitato alle piante; esso avviene anche in alcuni geni umani noti per regolare lo sviluppo della placenta per controllare l'apporto delle sostanze nutrienti materne durante la crescita del feto.

Anche se gli scienziati conoscono da molto tempo l'esistenza di tali geni sottoposti a imprinting negli esseri umani e in altri mammiferi, questa è la prima volta in cui un gene analogo che regola la fornitura di sostanze nutrienti durante lo sviluppo del seme è stato identificato nel mondo delle piante.

Grazie ai risultati di questo nuovo studio gli scienziati si possono ora concentrare su come usare il gene e sulla comprensione del meccanismo mediante cui esso viene espresso allo scopo di aumentare le dimensioni dei semi e la produttività nelle principali colture.

Uno degli autori dello studio, il dott.
Jose Gutierrez-Marcos dell'Università di Warwick, ha detto: "Queste scoperte hanno importanti conseguenze per l'agricoltura globale e per la sicurezza degli alimenti, poiché gli scienziati ora possiedono le conoscenze molecolari per manipolare questo gene mediante la tradizionale riproduzione o attraverso altri metodi per migliorare le caratteristiche del seme, portando ad esempio a una maggiore produzione di biomassa. Questa comprensione di come i semi del mais e di altri cereali, come ad esempio il riso e il grano, si sviluppano è fondamentale, poiché la popolazione globale dipende da questi alimenti base per il sostentamento. Per soddisfare le richieste della popolazione mondiale in crescita negli anni a venire, scienziati e produttori devono lavorare assieme per tutelare e aumentare la produzione agricola."

Un altro autore dello studio, il professor Hugh Dickinson dell'Università di Oxford, ha commentato: "Anche se l'identificazione di MEG1 è già da sola una scoperta importante, essa rappresenta anche un vero progresso sulla strada per svelare i complessi pathway genetici che regolano l'approvvigionamento e il contenuto di sostanze nutritive dei semi."

Sebbene la maggior parte delle caratteristiche auspicabili delle colture sono poligeniche, non esiste nessuno strumento per la riproduzione delle piante che permette l'efficiente fissazione di tratti multigenetici nelle generazioni successive. Tra le diverse strategie relative al sistema di riproduzione finalizzate alla fissazione di caratteristiche agronomiche auspicabili, una delle scelte migliori è la produzione clonale di semi. Questa permette la fissazione immediata dell'intero genoma delle piante migliori.

L'obbiettivo generale di COST è quello di permettere una sinergia delle competenze europee e internazionali correlate per meglio comprendere i meccanismi della riproduzione sessuale/apomittica delle piante e per facilitare l'uso di questa accresciuta conoscenza nello sviluppo di nuovi approcci per l'agricoltura e l'industria alimentare allo scopo di aumentare la produttività delle colture.

Approfondimenti: Meg1

Leggi l'articolo scientifico
Costa, L. M. et al., "Maternal Control of Nutrient Allocation in Plant Seeds by Genomic Imprinting", Current Biology, 2012. DOI: 10.1016/j.cub.2011.11.059

Fonte: Cordis (26/01/2012)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: Meg1, mais, semi, nutrizione
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