Biofortificazione dei semi e manipolazione della via biosintetica dell'acido fitico

L''acido fitico, che nei semi delle piante rappresenta la principale forma di immagazzinamento di fosfato, è una molecola poco digeribile da parte dell''uomo e degli animali monogastrici in generale. Infatti, la sua struttura è tale da rendere poco accessibili il fosforo e alcuni ioni minerali molto importanti come ferro, zinco e calcio. Per questo motivo la sua presenza nei semi ne diminuisce il valore nutrizionale. Per migliorare la bio-disponibilità di micronutrienti (bio- fortificazione) e rendere utilizzabile il fosforo per l''alimentazione umana ed animale, uno dei principali obiettivi del miglioramento genetico è quello di riuscire ad ottenere cereali e legumi con un ridotto contenuto di acido fitico nei semi. Una delle strategie più utilizzate a questo scopo è l''individuazione di mutanti, detti lpa (low phytic acid, ossia basso contenuto di acido fitico), tuttavia, qualsiasi modifica del contenuto di acido fitico nei semi richiede una conoscenza dettagliata dei geni che ne dirigono e controllano la sintesi e l''accumulo. Il presente lavoro è orientato alla biofortificazione dei semi di fagiolo (Phaseolus vulgaris L.) e per fare ciò abbiamo adottato due diverse strategie, fra loro complementari: in un primo lavoro, analizzando una popolazione di piante di fagiolo derivate da un progetto di mutagenesi, abbiamo isolato un mutante lpa (Highlights 2008-2009), successivamente abbiamo identificato, isolato e caratterizzato in dettaglio i geni codificanti per gli enzimi coinvolti nella sintesi di acido fitico e, più in generale, nel metabolismo degli inositolo fosfati (figura in basso, riquadri). Abbiamo poi anche studiato come questi geni sono regolati durante lo sviulppo del seme (e quindi durante il periodo in cui l''acido fitico viene sintetizzato e accumulato). Abbiamo così scoperto che l''espressione di alcuni di essi è correlata alla sintesi di acido fitico (figura in basso, riquadri rossi), per cui essi svolgono un ruolo chiave nella produzione di questa molecola e rappresentano degli ottimi candidati per l''indentificazione mirata di altri mutanti lpa. Inoltre, grazie all''impiego di analisi bioinformatiche, siamo stati in grado di collocare (mappare) questi geni sui cromosomi di fagiolo, fornendo così un utile strumento per lo sviluppo di marcatori molecolari. In conclusione grazie a questo lavoro sono state ottenute importanti informazioni per l''analisi e lo studio nelle piante della via biosintetica dell''acido fitico e strumenti utili per assistere il lavoro dei breeder interessati a migliorare tratti legati alla qualità nutrizionale dei semi di fagiolo. 

Autori: M. Fileppi, I. Galasso, G. Tagliabue, M.G. Daminati, B. Campion, E. Doria, F. Sparvoli

Titolo: Characterisation of structural genes involved in phytic acid biosynthesis in common bean (Phaseolus vulgaris L.)

Rivista: Molecular Breeding

Anno: 2010

Riferimenti bibliografici: 25 (2010), pp. 453-470