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Svelato il mistero del colore dei fiori di pisello di Gregor Mendel

Gregor Mendel, scienziato e frate agostiniano del XIX secolo considerato il padre della genetica moderna, utilizzò il gene che controlla il colore del fiore di pisello per studiare l’ereditarietà di alcuni caratteri nelle piante di pisello. I ricercatori, però, hanno sempre avuto perplessità rispetto al reale funzionamento della trasmissione dei tratti genetici. Un team di ricercatori finanziati dall’UE ha finalmente svelato il mistero che sta dietro uno degli esperimenti biologici più famosi della scienza. Il loro studio, finanziato in parte dal progetto GRAIN LEGUMES (“New strategies to improve grain legumes for food and feed”, ovvero Nuove strategie per il miglioramento delle leguminose per l’alimentazione umana e animale), che ha ricevuto quasi 15 milioni di euro nell’ambito dell’area tematica “Qualità e sicurezza alimentare” del Sesto programma quadro dell’UE (6°PQ), getta infatti nuova luce sulla genetica molecolare alla base dell’esperimento di Mendel.

I ricercatori, guidati dal John Innes Centre (JIC, Regno Unito), hanno confrontato le sequenze di DNA (acido desossiribonucleico) del pisello con quelle di altre piante ben caratterizzate, identificando i geni che controllano il colore del fiore nelle piante di pisello.

“Si è trattato di un vero sforzo cooperativo: non sarebbe stato possibile senza la partecipazione di tutti, e soprattutto senza l’entusiasmo di Roger [ndr, il dott. Roger Hellens, direttore scientifico del gruppo di genomica presso l’istituto neozelandese Plant & Food Research] nell’affrontare un dilemma che lo tormentava da anni”, ha affermato il prof. Noel Ellis del dipartimento di genetica delle colture del JIC.

Il colore viola dei fiori delle piante di pisello selvatico e dei fiori di molte altre piante è il risultato dell’accumulo di molecole (pigmenti) dette antocianine. La biochimica della loro produzione è stata studiata per anni: la ricerca, presentata nella rivista PLoS ONE, descrive due geni della pianta di pisello, noti come A e A2, che regolano la produzione delle antocianine.

“Mettendo a confronto le sequenze di DNA di pisello e quelle di altre piante ben caratterizzate, come la petunia, abbiamo stabilito che il gene di Mendel è un fattore di trascrizione che controlla la biosintesi delle antocianine”, ha spiegato il dott. Hellens. “Quando il fattore di trascrizione subisce una mutazione, diventa inattivo e le antocianine non vengono prodotte: i fiori saranno dunque bianchi”.

I ricercatori hanno utilizzato oltre 3.500 linee di pisello: la collezione ospitata al JIC comprende materiale proveniente da fonti selvatiche, coltivate e semicoltivate, alcune risalenti addirittura al XIX secolo.

“Abbiamo utilizzato informazioni provenienti da una genotipizzazione precedente della collezione di germoplasma del JIC per identificare linee esotiche, in cui erano maggiori le probabilità di trovare gli alleli rari del gene di Mendel”, ha spiegato il prof. Ellis. “Trovare un secondo allele raro era importante per avere una conferma indipendente dell’identità del gene”.

Questo, continua Ellis, era “il quarto dei sette geni di Mendel a essere caratterizzato a livello molecolare, e il secondo che ha visto la partecipazione del JIC”.

Quale sarà dunque il prossimo passo per i ricercatori? Al momento, il JIC sta esaminando la collezione di germoplasma per verificare quali geni e caratteri potrebbero essere utilizzati per incrementare la produttività o la qualità delle piante di pisello. Queste piante sono in grado di fissare l’azoto dell’aria tramite relazioni simbiotiche con i batteri che vivono nei loro noduli radicali. Tale caratteristica le rende meno dipendenti dai fertilizzanti azotati, i quali hanno un alto costo economico e ambientale, dal momento che la loro produzione richiede livelli elevati di energia e che sono una delle principali fonti di ossido nitroso, un potente gas a effetto serra ritenuto responsabile, accanto ad anidride carbonica e altri gas, del riscaldamento globale imputabile all’uomo.

Secondo i ricercatori, aumentare la produzione di piselli e altri legumi è un buon modo per garantire la sicurezza alimentare futura a un costo ambientale ridotto.

Hanno contribuito allo studio i botanici del Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC, Regno Unito), dell’istituto Plant & Food Research (Nuova Zelanda), dell’Unité de recherche en génomique végétale (URGV, Francia) e degli Agricultural Research Services del ministero statunitense dell’Agricoltura (USA).

Per maggiori informazioni:

GRAIN LEGUMES:
http://www.eugrainlegumes.org

John Innes Centre:
http://www.jic.ac.uk/corporate/index.htm

PLoS ONE:
http://www.plosone.org/home.action

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