Scoperta nella ricerca sulle piante: nuove conoscenze sulla coltivazione dell'orzo!

Scoperta nella ricerca sulle piante: nuove conoscenze sulla coltivazione dell'orzo!

I biologi dell'Università Heinrich Heine di Düsseldorf (HHU) hanno compiuto progressi significativi nella ricerca sull'architettura floreale delle erbe. Queste innovazioni potrebbero svolgere un ruolo chiave nel miglioramento della produzione agricola. In uno sulla rivista specializzata Comunicazioni sulla natura Nello studio pubblicato, gli scienziati hanno identificato un peptide e un recettore specifici che controllano la crescita delle infiorescenze nelle erbe, compreso l'orzo.

Le graminacee presentano diverse forme di infiorescenze, l'orzo è caratterizzato da infiorescenze più semplici, che formano i chicchi su un asse corto, la “rachilla”. Gli studi si basano sulla conclusione che la forma delle infiorescenze è determinata all'inizio dello sviluppo della pianta dalla dimensione, dalla posizione e dalla durata dei meristemi. Ora è stata scoperta una via di segnalazione che regola l'attività di alcuni meristemi nell'orzo.

Influenza di peptidi e recettori

Il peptide HvFCP1, secreto dalle cellule della rachilla, svolge un ruolo centrale in questo processo. Interagisce con il recettore HvCLV1 per controllare la crescita del meristema. Il professor Dr. Jürgen Schmid e il suo team hanno scoperto che le mutazioni nei geni HvFCP1 o HvCLV1 causano l'ingrossamento delle infiorescenze e delle rachille, dando luogo a più fiori e semi da una rachilla. È interessante notare che questi mutanti sono simili nell'architettura alle infiorescenze del grano.

I risultati di questa ricerca gettano le basi per nuovi approcci di selezione basati sull’editing del genoma e potrebbero quindi consentire una produzione più rapida di varietà vegetali ad alto rendimento. Il lavoro fa parte del progetto “Cereal Stem Cell Systems” (CSCS) finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca e dal Cluster of Excellence for Plant Research CEPLAS presso l’HHU.

Ulteriori risultati della ricerca sulla formazione dell'orecchio

Parallelamente a questi sviluppi, un gruppo di ricerca internazionale guidato dall’Istituto IPK-Leibniz ha riferito sui meccanismi di formazione delle spighe nell’orzo. I risultati, pubblicati in Biologia attuale, mostrano che l'attività e la differenziazione dei meristemi sono fattori cruciali per l'architettura dell'infiorescenza. La caratterizzazione di un particolare mutante, chiamato barley ear flo.a, conferma i risultati secondo cui il gene HvALOG1 svolge un ruolo cruciale nella regolazione del meristema dell'orecchio e nella formazione dei confini tra gli organi floreali.

Le mutazioni in HvALOG1 portano non solo alla formazione di spighette aggiuntive ma anche alla fusione di organi floreali. Questi risultati sono importanti rispetto al grano perché l’identificazione del gene del grano ALOG-1 e della sua funzione in uno studio parallelo mostra quanto queste aree di ricerca siano strettamente interconnesse.

L'influenza dell'allevamento tecnico

Gli studi sopra menzionati illustrano lo sviluppo a lungo termine della selezione vegetale, che da decenni è alla ricerca di modi per aumentare la variazione genetica. Mentre la selezione di nuove varietà vegetali con caratteristiche desiderabili è stata tradizionalmente limitata dai cambiamenti genetici naturali, le tecniche più recenti, come la selezione genetica mediante mutazione, offrono progressi promettenti. Dagli anni ’50, gli allevatori hanno utilizzato metodi come radiazioni ionizzanti e sostanze chimiche per introdurre modifiche genetiche.

L'allevamento mediante mutazione è considerato un metodo di allevamento convenzionale e non è soggetto alla legge sull'ingegneria genetica. Questi metodi hanno portato allo sviluppo di colture di successo, che hanno dato origine a oltre 3.000 varietà mutanti legate ai raggi X o ai raggi gamma elencate nel database congiunto FAO/AIEA. Alcuni esempi di varietà di successo sono:

• Gerstensorte „Golden Promise“ (hoher Ertrag, verbesserte Mälzung)
• Hartweizen (für Brot und Pasta)
• Krankheitsresistente japanische Birne
• Dunkelrosa Grapefruit
• Halbzwergiger Reis
• Krankheitsresistente Bohne
• Erdnüsse mit festeren Schalen
• Sorten von Erbsen, Baumwolle, Pfefferminze, Sonnenblumen, Grapefruit, Sesam, Bananen, Maniok und Sorghum.

Questi sviluppi di successo nella ricerca sulle piante sono direttamente collegati agli studi attuali sull’architettura floreale, che non solo suscitano interesse scientifico ma potrebbero anche avere importanti conseguenze per l’agricoltura futura.