Le piante in quanto organismi sessili hanno elaborato nel corso dell'evoluzione strategie sofisticate per fronteggiare le condizioni ambientali avverse. Le specie coltivate tuttavia derivano da secoli di selezione ad opera dell'uomo a favore di caratteri quali la produttività e le caratteristiche organolettiche. Tale selezione è avvenuta a discapito di altri caratteri quali la capacità di sopravvivere in condizioni limitanti o di resistere ad attacchi di patogeni. Questo fenomeno causa gravissimi danni per l'agricoltura sia come perdita di prodotto, sia come deterioramento della qualità delle derrate e dei raccolti.
Uno degli obiettivi primari della ricerca internazionale in campo agronomico è la comprensione dei meccanismi di tolleranza agli stress e l'identificazione di geni direttamente implicati nei processi di tolleranza. Tale conoscenza è un requisito imprescindibile per l'ottenimento, mediante tecniche tradizionali od innovative, di varietà colturali con migliorata tolleranza a stress biotici ed abiotici.
La tolleranza a stress è un carattere complesso e multigenico, così che l'elevata espressione di un singolo gene pur necessario al fenomeno della tolleranza non è di per sé sufficiente a migliorarla. Di grande interesse si sono rivelati i geni codificanti per fattori trascrizionali implicati nella risposta a stress. Infatti la sovraespressione di un singolo gene, codificante per un fattore trascrizionale, dà origine ad un aumento dell'espressione di tutti i geni da esso regolati e a conseguente aumento della tolleranza.
Nel nostro Istituto abbiamo isolato e caratterizzato diversi geni di riso codificanti per fattori trascrizionali di tipo Myb coinvolti nella tolleranza a stress. In particolare uno di essi, se sovraespresso in A. thaliana, rende le piante più tolleranti a stress sia abiotici (freddo, congelamento, sale, siccità, UV, ozono) che biotici (virus, batteri, funghi). La maggior tolleranza delle piante transgeniche (HE) rispetto a quelle wild type (WT), per alcuni dei sopracitati stress, è mostrata nella Figura allegata. La risposta complessa messa in atto dal fattore Myb4 indica che esso agisce come nodo cruciale del complesso network esistente in risposta a stimoli esterni. Inoltre la sua azione in A. thaliana, pianta evolutivamente molto distante dal riso, suggerisce che i punti cruciali di tale network siano fortemente conservati tra le specie. Sulla base di questa ipotesi, abbiamo introdotto il gene Myb4 in diverse specie di interesse agrario appartenenti a famiglie evolutivamente distanti (riso, mais, pomodoro, Osteospermum, melo, orzo). Risultati preliminari suggeriscono che il fenotipo di maggior tolleranza sia trasferibile anche a specie di interesse.
Questa scoperta apre la strada alla possibilità di ottenere piante di interesse agrario con aumentata tolleranza a stress, sia mediante l'inserimento diretto di Myb4, sia mediante tecniche di breeding assistito o altre tecniche di breeding innovativo. La coltivazione di piante più tolleranti gli stress abiotici e biotici risulterebbe in una diminuzione non solo del danno economico, ma anche dei costi energetico ed ecologico.
Brevetto: Use of specific Myb genes for the manufacture of transgenic plants tolerant to biotic and abiotic stresses. N. PCT/IB03/02878, anno di deposito 2003
Autori: Immacolata Coraggio1*, Franca Locatelli1, Marcella Bracale2, Candida Vannini2
1) CNR- Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria; 2) Università degli Studi dell'Insubr
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