L’erba selvatica rustica che potrebbe salvare il nostro pane

Aegilops sharonensis nel suo habitat naturale. Credito: Pablo Olivera Firpo

Un’oscura specie di erba selvatica contiene una resistenza alle malattie “blockbuster” che può essere incrociata con il grano per conferire immunità contro uno dei patogeni delle colture più letali.

Un team collaborativo internazionale di ricercatori ha identificato il gene della resistenza alla ruggine dello stelo dalla specie di erba di capra selvatica Aegilops sharonensis.

Il team di ricerca guidato dal John Innes Center, dal Sainsbury Laboratory e dall’Università del Minnesota ha utilizzato i progressi bioinformatici per sviluppare la prima mappa accurata del genoma di Aegilops sharonensis.

Il potenziale genetico di questo robusto parente del grano trovato in Israele e nel Libano meridionale è rimasto in gran parte inesplorato.

Utilizzando la mappa genetica e una tecnica di strumento di ricerca chiamata Mutant Hunter, il team ha scansionato il genoma alla ricerca di mutazioni alla ricerca di quelle che erano diverse nelle piante che erano immuni alla ruggine del gambo, una malattia che ha turbato gli agricoltori per millenni.

Questa ricerca ha identificato un gene candidato, che i ricercatori pensavano fosse responsabile della protezione delle piante. Usando una pinzetta molecolare, hanno isolato il gene di interesse e lo hanno trasferito in una pianta sensibile, dove ha conferito una forte protezione contro tutti i ceppi testati del fungo della ruggine dello stelo del grano, Puccinia graminis f. sp. trizio.

Dott. Brande Wulff, ricercatore sul grano presso la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), ex capogruppo del John Innes Center e uno degli autori dello studio, ha dichiarato: “Ora abbiamo questo gene di successo che conferisce un’immunità straordinaria. Se Ero ruggine del gambo, tremerei nelle mie spore”.

“È stato un arduo viaggio di ricerca durato molti anni, ma ora abbiamo trovato questo gene che conferisce resistenza ad ampio spettro. Dobbiamo ancora imbatterci in un isolato dell’agente patogeno in grado di sconfiggere il gene”, ha aggiunto il ricercatore del John Innes Center, il dott. . Guotai Yu, primo autore dello studio.

In questo studio che compare in Comunicazioni sulla natura, gli esperimenti hanno dimostrato che il gene Sr62 codifica per una molecola chiamata proteina chinasi tandem. Gli studi in corso stanno esaminando come funziona questo gene in modo che i ricercatori possano progettare biologicamente il meccanismo per essere più efficiente.

Il team di ricerca prevede di utilizzare il nuovo gene come parte di una pila di geni, allevati in varietà di grano comunemente usate, utilizzando la tecnologia di modificazione genetica. Prevedono che più geni di resistenza saranno identificati e clonati da popolazioni di Aegilops sharonensis e altre erbe selvatiche utilizzando i loro metodi di scoperta e dispiegamento dei geni.

Aegilops sharonensis è noto per possedere molti tratti di importanza agricola come la resistenza alle principali malattie tra cui la ruggine. Tuttavia, il suo lungo tempo di generazione, il rivestimento del seme resistente e le difficoltà di incrociarlo con le cultivar di grano lo hanno reso meno trattabile rispetto ad altre specie di erbe selvatiche estratte per utili tratti genetici.

Ciò rende i risultati di questo studio ancora più preziosi, spiega il professor Brian Steffenson dell’Università del Minnesota e coautore dello studio: “Date le grandi difficoltà nell’incrocio di Aegilops sharonensis con il grano, eravamo abbastanza certi che i geni di resistenza alla ruggine scoperti nelle specie selvatiche sarebbe una novità”. Aegilops sharonensis ha un habitat molto ristretto lungo la pianura costiera del Mar Mediterraneo. Il professor Steffenson aggiunge: “È quindi opportuno e importante che siano stati compiuti sforzi per raccogliere e caratterizzare le accessioni di queste specie prima che vadano perse per l’urbanizzazione. La nostra speranza è che il gene della resistenza clonato in questa ricerca, quando combinato con altri geni, conferisca resistenza di lunga durata nelle varietà di frumento, riducendo così la minaccia della malattia della ruggine dello stelo”

Lo studio mette in evidenza i recenti sviluppi in America Latina, dove è stato approvato il frumento GM (geneticamente modificato) progettato per la tolleranza alla siccità, aprendo potenzialmente la strada a caratteristiche GM da allevare in frumento più ampiamente di fronte alla crisi climatica.

La ricerca della ruggine dello stelo è diventata più urgente poiché le epidemie della malattia stanno diventando più frequenti e la resistenza climatica minaccia di aumentarne ulteriormente la diffusione.

“Patogeni come la ruggine del gambo riducono già del 21% la resa del grano. Non solo il grano stesso viene perso o danneggiato dall’agente patogeno, ma anche l’energia che va in produzione, un equivalente di 420 miliardi di kilowatt, è sufficiente per alimentare 300 milioni Se potessimo intervenire con la genetica, reclutando la resistenza che si trova in questa erba dall’aspetto esile e selvaggio, sarebbe un contributo straordinario all’agricoltura e al cambiamento climatico”, ha affermato il dott. Wulff.

“Identificazione assistita dal genoma di Aegilops sharonensis del gene di resistenza alla ruggine dello stelo Sr62” appare in Comunicazioni sulla natura.


Comprensione della resistenza alla ruggine nel grano tenero


Maggiori informazioni:
Identificazione assistita dal genoma di Aegilops sharonensis del gene di resistenza alla ruggine dello stelo Sr62, Comunicazioni sulla natura (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29132-8

Fornito da John Innes Center

Citazione: L’erba selvatica rustica che potrebbe salvare il nostro pane (2022, 25 marzo) recuperata il 25 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-hardy-wild-grass-bread.html

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