Colture: un cambio genico rende il sorgo dolce tollerante al sale
I ricercatori del KIT chiariscono l'accumulo di zucchero nel sorgo miglio in condizioni di salinità: il gene SWEET13 dirige il saccarosio nei grani
Il sorgo è considerato la coltura del futuro: accumula una quantità particolarmente elevata di biomassa e prospera anche in condizioni difficili. Alcune varietà producono addirittura più zucchero su terreni salati. Nell'ambito di un team internazionale, i ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno ora studiato più in dettaglio l'accumulo di zucchero indotto dallo stress salino e hanno scoperto che il gene SWEET13 dirige lo zucchero nei chicchi. SWEET13 può essere introdotto in diverse varietà di sorgo e miglio per contribuire alla sicurezza alimentare.
Spighe di due diverse varietà di sorgo dolce dopo la coltivazione sotto stress salino. In alto: varietà "Della", che sposta meno risorse nei semi a causa di una variante meno attiva del gene SWEET13. In basso: la varietà siriana "Razinieh", che ha un allele SWEET13 attivato dal sale e quindi immagazzina più carboidrati nei semi.
KIT
La crescita della popolazione mondiale e l'aumento della domanda di cibo, materie prime ed energia che ne consegue impongono un aumento significativo della produttività delle piante, in particolare dei cereali. Tuttavia, gli effetti del cambiamento climatico rendono questo obiettivo sempre più difficile. Oltre al caldo e alla siccità, anche il contenuto di sale nel suolo sta mettendo sotto stress le piante. L'innalzamento del livello del mare, infatti, fa sì che sempre più terreni fertili diventino salini. Una soluzione potrebbe essere rappresentata da piante coltivate che accumulano una quantità particolarmente elevata di biomassa e che prosperano anche su terreni salini.
Il gruppo di lavoro di biologia cellulare molecolare diretto dal professor Peter Nick presso l'Istituto di Scienze Vegetali Joseph Gottlieb Kölreuter (JKIP) del KIT studia da diversi anni il sorgo, un tipo di miglio appartenente al genere sorghum della famiglia delle erbe dolci. Le varietà ricche di zucchero sono note come sorgo dolce. Il sorgo è una delle piante che fotosintetizza in modo particolarmente efficiente e quindi lega meglio l'anidride carbonica(CO2) e accumula più biomassa di altre piante. In un precedente lavoro di ricerca, il dottor Adnan Kanbar, scienziato siriano del KIT, ha sviluppato una nuova varietà di sorgo dolce che accumula quantità particolarmente elevate di zucchero e può essere utilizzata per la produzione di biogas e biocarburanti, nonché per la produzione di nuovi polimeri.
Alcune varietà producono più zucchero in condizioni di salinità
Ulteriori ricerche dimostrano che il sorgo, un'antica coltura originaria del Sudan, prospera anche in condizioni difficili. "Alcune varietà di sorgo non solo sopportano bene il sale, ma producono addirittura più zucchero in condizioni di salinità", spiega Nick. "Alcune di queste varietà immagazzinano lo zucchero nel gambo, il che le rende interessanti per l'utilizzo energetico, cioè per la produzione di biocarburanti. Altre immagazzinano lo zucchero nei semi, in modo da poter contribuire all'alimentazione umana".
L'interruttore del gene SWEET13 dirige il saccarosio nei semi
Un gruppo di ricercatori guidati dalla dott.ssa Eman Abuslima, egiziana, che ha conseguito il dottorato nel gruppo di lavoro di Biologia cellulare molecolare presso il JKIP del KIT, ha studiato l'accumulo di zucchero causato dallo stress salino e il diverso stoccaggio dello zucchero nel sorgo. Hanno scoperto che il gene SWEET13 è responsabile del trasporto dello zucchero. "SWEET13 funziona come un interruttore che assicura che il saccarosio prodotto dalla fotosintesi venga incanalato nei grani della pianta", spiega Abuslima. I ricercatori hanno trovato una versione particolarmente attiva di SWEET13 nell'antica varietà di sorgo siriano Razinieh. Questo interruttore genico può essere incrociato in altre varietà attraverso l'allevamento. Una reazione a catena della polimerasi (PCR) aiuta a identificare la progenie con la variante corretta allo stadio di seme. "Queste conoscenze molecolari possono contribuire a garantire l'alimentazione umana nelle aree colpite dalla salinizzazione del suolo", afferma Peter Nick. Il Delta del Nilo, il Bangladesh, il Vietnam e il sud dell'Italia sono già alle prese con il problema dello stress salino.
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