Il mais, pilastro della nostra alimentazione, è sempre più minacciato dalla siccità causata dai cambiamenti climatici. In Italia, una delle aree più colpite, la produzione potrebbe crollare fino al 70%. Ma la scienza corre ai ripari: studi genetici all’avanguardia stanno identificando i “geni della resilienza” e i loro interruttori naturali (i CREs), con l’obiettivo di rendere il mais più resistente alla carenza d’acqua.
E se in futuro i popcorn diventassero una prelibatezza di lusso durante la tua serata al cinema? E la polenta fumante che sogni di gustare guardando un panorama mozzafiato da una baita diventasse rara e costosa? Questo scenario potrebbe realizzarsi rapidamente a causa dei cambiamenti climatici e dei loro effetti sul mais. Il mais è una pianta “assetata” e solo aumentando la conoscenza dei meccanismi coinvolti nella sua resistenza alla siccità potremo salvare questa coltura così importante.
È noto quanto i cambiamenti climatici stiano danneggiando — e continueranno a danneggiare — l’agricoltura, e il mais non è escluso da questo destino. La carenza d’acqua incide fortemente sulla sua coltivazione, danneggia in particolare i fiori e la formazione dei chicchi, portando a un abbassamento della produzione fino al 70%. si tratta di un problema serio per i contadini, ma anche per tutti noi, perché significa meno cibo e prezzi più alti. L’Italia, in particolare, si trova in una delle regioni europee che saranno maggiormente colpite dalla siccità e dalle alte temperature.
Per affrontare questa sfida, gli scienziati stanno studiando la variabilità genetica del mais, cioè le differenze nel DNA tra le tante varietà coltivate. Alcune di queste varietà sono più resistenti alla siccità di altre. Utilizzando studi chiamati GWAS (Genome-Wide Association Studies), i ricercatori possono mettere in relazione queste differenze genetiche con il fenotipo, ovvero le caratteristiche osservabili della pianta, come la sua capacità di tollerare lunghi periodi senza acqua.
Uno dei meccanismi alla base di questa risposta allo stress è legato a elementi regolatori del DNA noti come CREs (in italiano: elementi regolatori in cis). Questi piccoli “interruttori” controllano quando e quanto un gene viene attivato. Durante una siccità, ad esempio, possono attivare geni, che aiutano la pianta a ridurre la perdita d’acqua o a rallentare la crescita per risparmiare energia.
Alcune varietà di mais mostrano una maggiore efficienza nell’attivare i geni responsabili della risposta alla siccità e questa capacità sembra in parte essere legata alla presenza di CREs particolarmente efficaci. In altre, invece – meno resistenti – i CREs non sono “difettosi” o malfunzionanti, ma semplicemente diversi e possono essere associati a una minore prontezza nella risposta allo stress idrico. L’obiettivo della ricerca è quindi identificare i CREs associati alla resilienza e trasferirli ad altre varietà di mais tramite tecniche di miglioramento genetico ed editing genomico (come il base editing). L’editing genomico, rispetto al miglioramento tradizionale, è molto più veloce ed estremamente preciso, permettendo interventi mirati senza alterare il resto del genoma. Queste tecnologie permettono di modificare in modo estremamente preciso alcune lettere del DNA, senza introdurre geni estranei da altre specie. In questo modo si può, ad esempio, rendere più reattivo un gene già presente nel mais, semplicemente intervenendo sul suo interruttore naturale.
In parallelo, le nuove tecnologie di sequenziamento del genoma consentono di individuare anche varianti strutturali nel DNA del mais — cioè duplicazioni, spostamenti o cancellazioni di intere porzioni — che possono influenzare il modo in cui i geni vengono regolati. Capire come queste varianti influenzino il fenotipo è fondamentale per selezionare le combinazioni genetiche più adatte ad affrontare il clima che ci aspetta.
Per trovare i CREs più importanti, i ricercatori usano strumenti avanzati come quelli impiegati nel progetto BOOSTER del CREA .
Per saperne di più https://boosterproject.eu/
Helga Cassol, assegnista di ricerca presso il CREA-CI, sede di Bergamo. Durante la sua tesi di dottorato si è occupata delle varianti strutturali connesse all’adattamento all’ambiente in mais.
Le piante sono straordinarie. Non c’è dubbio che le piante abbiano ogni sorta di sensibilità. Reagiscono moltissimo all’ambiente. Sono capaci di fare quasi qualsiasi cosa tu possa immaginare. (Barbara McClintock)
Bojana Banovic Deri, assegnista di ricerca presso il CREA-CI, sede di Bergamo. Durante il suo post-dottorato si è occupata dello studio della variabilità genetica degli elementi cis-regolatori nel mais e nei suoi parenti.
“La complessità del mais è sorprendente. Ogni chicco racconta una storia di generazioni passate, scritta in geni che possono muoversi, adattarsi e sorprendere.”
(Parafrasi delle riflessioni scientifiche di Barbara McClintock sulla genetica del mais)
Durante la sua tesi di dottorato si è occupata delle varianti strutturali connesse all’adattamento all’ambiente in mais.
#lafrase Le piante sono straordinarie. Non c’è dubbio che le piante abbiano ogni sorta di sensibilità. Reagiscono moltissimo all’ambiente. Sono capaci di fare quasi qualsiasi cosa tu possa immaginare. (Barbara McClintock)
Durante il suo post-dottorato si è occupata dello studio della variabilità genetica degli elementi cis-regolatori nel mais e nei suoi parenti.
#lafrase La complessità del mais è sorprendente. Ogni chicco racconta una storia di generazioni passate, scritta in geni che possono muoversi, adattarsi e sorprendere
(Parafrasi delle riflessioni scientifiche di Barbara McClintock sulla genetica del mais)
