Ci sono ancora molte domande su come gli organismi vegetali funzionino e si sviluppino, e più arriviamo a capire cosa c’è alla base dei molti processi messi in atto in piante di interesse agronomico ed economico, più potremo migliorare le tecniche colturali anche in previsione un mondo dove le condizioni climatiche sono inevitabilmente destinate a cambiare.
Utilizzando tecniche di sequenziamento genomico è possibile rispondere ad esigenze immediate per colture locali, come si sta facendo nel progetto RECUPEVO per il recupero e valorizzazione dell’ecotipo lombardo “Peperone di Voghera”, dal dolce frutto citrino e considerato un’eccellenza lombarda. In recenti anni la varietà ha cominciato a presentare frutti di elevata e indesiderata piccantezza. Grazie al targeted resequencing si stanno investigando le varianti geniche responsabili per la mancanza di capsaicina nel peperone di Voghera, per favorire lo viluppo di marcatori molecolari utili per il mantenimento della purezza di questo ecotipo.
Lo studio, in condizioni controllate, dell’effetto di mutazioni in particolari geni su caratteri di interesse agronomico ha subito una forte accelerazione grazie all’avvento dell’innovativa tecnica del CRISPR-Cas9. E’ infatti ora possibile studiare in maniera mirata l’effetto di una mutazione sullo sviluppo di una pianta, o sulla sua capacità di resistere a stress ambientali o biotici. Grazie a informazioni su altre specie presenti in letteratura, o traendo vantaggio da studi genetici che suggeriscano il coinvolgimento di un certo gene candidato in un processo, è possibile andare a causare mutazioni mirate in specie coltivate e valutare gli eventuali benefici agronomici nelle piante risultanti. In quest’ottica sono in atto proficue collaborazioni CNR-IBBA con il CREA-GB nello studio dell’effetto di mutazioni in geni di interesse in varietà orticole come la melanzana e il pomodoro. Gli studi riguardano sia geni noti per portare alla partenocarpia, e quindi a varietà senza semi, sia geni candidati responsabili della pigmentazione antocianica o coinvolti nella risposta allo stress idrico o interazione con patogeni.
Anche settori diversi dell’agricoltura traggono vantaggio dalla ricerca di base di genomica funzionale. Il florovivaismo conta su un giro d’affari multimiliardario a livello mondiale ed è sempre alla ricerca di nuovi prodotti da immettere sul mercato. Come per le colture destinate ad uso alimentare, l’uomo nei millenni ha applicato una pressione selettiva anche sulle piante da fiore di cui si circondava per uso estetico, in un processo di domesticazione che ha favorito il rafforzamento di caratteri quali la forma e il colore del fiore, e in alcuni casi la capacità di fiorire continuamente durante l’anno. Mutazioni occasionali nel genoma hanno portato alla comparsa di caratteri non sempre vantaggiosi alla pianta in natura, ma una volta ritenute preziose rarità dall’uomo, sono state curate, propagate e ibridate e hanno dato origine alla pletora di varietà ornamentali a cui siamo abituati al giorno d’oggi. E’ questo il caso dei geni PETALOSA individuati da CNR-IBBA in collaborazione con l’Università di Milano in piante di interesse ornamentale quali il pesco, la rosa, il garofano e la petunia: accanto a varietà con fiore “originale” a 5 petali abbiamo ora a disposizione molte tipologie a “fiore doppio” caratterizzate da molti, apprezzatissimi petali, tutte originatesi in modo naturale. Il loro studio ha permesso di associare in tutti i casi la loro “petalosità” a mutazioni in geni codificanti per particolari fattori di trascrizione euAP2, denominati appunto PETALOSA, attivi nel determinare il numero di parti fiorali. Questo tipo di mutazione priva i geni in oggetto della loro parte terminale, codificante una importante porzione regolativa: il sito di legame al micro RNA “miR172” che normalmente ne limita l’attività. Per dimostrare che mutazioni di questo tipo sono effettivamente in grado di causare la formazione di fiori doppi anche in piante da laboratorio, sono state applicate anche in questo caso tecniche di gene editing tramite CRISPR-Cas9 per causare mutazioni al sito di legame miR172 in un gene PETALOSA di tabacco, ottenendo in questa specie un aumento di parti fiorali e di petali. Questa informazione offre importanti conoscenze per l’ottenimento di nuove varietà ornamentali in un prossimo futuro.
Autore: Stefano Gattolin
