La genetica delle piante

La genetica delle piante

La genetica delle piante

In Galles, tra i monti cambrici e la riai portuale di Aberystwyth, sorge una grande serra. Al suo interno, a occuparsi delle centinaia di piante di grano e avena, neanche un giardiniere: le piante scivolano su nastri trasportatori, spruzzati regolarmente di acqua e sostanze nutrienti. Di tanto in tanto scompaiono in una stanza, dove sono riprese da fotocamere automatizzate.

Siamo nel National Plant Phenomics Centre, un ente di ricerca inaugurato di recente dove si sviluppano i raccolti del futuro. Con il neologismo fenomica intendiamo qui lo saldi lo studio dei tratti fisici e biomeccanici di un organismo. I ricercatori del centro usano questo approccio per accelerare l’evoluzione delle piante e creare gli “atleti olimpici” del mondo vegetale, netta speranza che riescano a nutrire i milioni di bocche affamate che popoleranno la Terra negli a venire, e a sopportare le condizioni estreme causate dal mutamento climatico in corso. Questi campioni della fotosintesi finiranno sulle nostre tavole, ma c’è una buona probabilità che li useremo anche nelle macchine o addirittura sulla nostra pelle.

Un rompicapo genetico: le piante studiate in laboratorio

Per sviluppare questi super raccolti è fondamentale avere una profonda conoscenza della genetica delle piante. Dopo il completamento della mappatura del genoma umano nel 2003, gli sviluppi nello studio del DNA ci hanno permesso di scoprire anche il patrimonio genetico di numerose specie vegetali, dal riso ai pomodori. E’ dovuto però passare del tempo prima di poter collegare le lettere del codice genetico – il genotipo – alle caratteristiche esterne – il fenotipo – delle piante, come resistenza alla siccità o velocità di crescita. Waune Powell dirige l’Aberystwyth University’s Institute of Biological Environmental and Rural Science, a capo del Phenomics Centre; è convinto che in biologia sia fondamentale la connessione tra le diverse sequenze genetiche e i tratti ereditari, e sostiene che il Phenomics Centre giochi un ruolo molto importante in questo campo. Collegare i geni alle caratteristiche delle piante è complesso. Tratti fondamentali per i raccolti, come un’elevata capacità di produzione o la resistenza alla siccità, sono determinati dall’interazione di molti geni differenti; è come un’orchestra in cui ogni musicista – il gene – contribuisce a una parte piccola ma fondamentale della partitura. Districarsi nel lavoro di ogni singolo gene all’interno di un enorme campo di grano o di mais , esposto all’aria aperta e alle intemperie del clima gallese, è compito proibitivo; bisogna tener conto di inondazioni, siccità, ondate di calore e freddo e dei lunghi periodi nuvolosi tipici della zona, che rendono l’aria aperta un laboratorio per nulla ideale. All’interno del Phenomics Centre, uno dei pochissimi al mondo, ciascuna delle 880 piante è monitorata da un computer centrale, che la riconosce grazie al chip radio inserito nel vaso. Ogni pianta ha un sistema unico di identificazione così che si possa programmare un trattamento diverso per ciascuna. E’ possibile innaffiarle e nutrirle singolarmente, ad esempio con 50 ml di acqua al giorno, oppure ogni due giorni, o mantenendone il peso costante.

Nelle due aree di crescita del centro, anche la luce e la temperatura sono tenute sotto stretto controllo. Se lo scopo è comprendere quale combinazione di geni dell’avena permette alle piante di sopportare la siccità, si possono sottoporre piante lievemente differenti allo stesso regime di innaffiamento. Ogni pianta che passa sul nastro trasportatore viene identificata grazie al proprio chip radio, e il computer si assicura che il tubo d’innaffiamento di plastica spruzzi l’esatta quantità di acqua all’interno del vaso. Sviluppare piante in grado di sopravvivere con quantità minime di acqua è uno degli obiettivi chiave. Non è chiaro quanto il mutamento climatico influenzerà il volume delle precipitazioni nei prossimi decenni; si sa però che, almeno nel Regno Unito, le piogge estive diminuiranno del 12-17% entro il 2050. Nello stesso anno, la popolazione mondiale raggiungerà i nove miliardi – due miliardi di bocche da sfamare in più rispetto ad oggi.

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