Le piante stressate possono trasmettere "ricordi" per creare una prole più forte

La ricercatrice della Penn State Sally Mackenzie non ha davvero deciso di spaventare i semi di soia. Ma è quello che ha fatto quando ha messo a tacere il gene MSH1 delle piante. Sebbene le piante stessero crescendo in condizioni perfette, hanno improvvisamente percepito che stavano incontrando una vasta gamma di stress contemporaneamente:siccità, freddo e caldo estremi, alti livelli di luce e altro ancora. Le piante hanno reagito amplificando le risposte geniche per far fronte agli stress. Poi, quando Mackenzie ha incrociato quelle piante con il ceppo originale, la progenie ha "ricordato" lo stress delle piante madri ed è cresciuta più vigorosa, resistente e produttiva. La scoperta ha importanti implicazioni per la riproduzione di piante preparate per condizioni climatiche estreme.

Un decennio in preparazione

Mackenzie ha scoperto il gene MSH1 circa un decennio fa. È qualcosa che hanno tutte le piante, ma all'epoca non si rendeva conto della sua importanza.

"Recentemente, per caso, abbiamo scoperto che dopo aver sostituito il gene MSH1, la pianta ha una" memoria "di quello stress - e per memoria intendo che le sue caratteristiche di crescita sono molto diverse dalla pianta con cui abbiamo iniziato", ha detto. "E ricorderà lo stress generazione dopo generazione dopo generazione, a patto che non facciamo incroci e lo manteniamo nello stesso lignaggio."

Le piante che "rilevano" lo stress dopo che il gene MSH1 è stato messo a tacere possono regolare la loro crescita e modificare la configurazione delle radici, limitare la biomassa fuori terra, ritardare il tempo di fioritura e alterare la loro risposta agli stimoli ambientali. Queste risposte vengono "ricordate", riferiscono i ricercatori, e vengono trasmesse attraverso l'allevamento selettivo attraverso molte generazioni.

Come parte della loro recente ricerca, le piante derivate da incroci con le piante di soia "memoria" sono state coltivate su larga scala in quattro diverse condizioni di campo in quattro località ampiamente separate nel Nebraska. Erano più vigorose, più produttive e meglio adattate al loro ambiente rispetto alle tipiche piante di soia.

"Ciò che significa", afferma Mackenzie, "è che possiamo prendere le nostre migliori varietà di colture e possibilmente ottenere di più da esse e renderle più resistenti con una manipolazione abbastanza semplice", ha affermato. "Abbiamo visto un miglioramento significativo della resa e delle prestazioni di crescita, il che è inaspettato perché non abbiamo introdotto nuovi geni. Abbiamo solo cambiato il modo in cui sono espressi. E all'improvviso, abbiamo avuto un aumento del 13-14% nella resa dei semi di soia."

Mackenzie suggerisce che tutte le piante hanno questa capacità e che "è probabile che la condizione che descriviamo sia una parte importante del modo in cui le piante trasmettono la memoria del loro ambiente per fornire la progenie". Il suo team ha scelto di lavorare con i semi di soia perché è il legume più coltivato al mondo e secondo solo alle graminacee per importanza economica. Ma hanno iniziato a lavorare anche con altre piante.

Perché ci interessa?

Questo lavoro ha implicazioni significative per il miglioramento genetico delle piante. A differenza degli Organismi Geneticamente Modificati, nella pianta non viene inserito nuovo materiale genetico. Piuttosto, questa tecnica è "epigenetica" e coinvolge l'espressione di geni esistenti.

Ha anche implicazioni significative per la nostra capacità di coltivare cibo in climi che potrebbero diventare più rigidi in futuro. Potremmo essere in grado di allevare più erbe, cereali e legumi resistenti al caldo e alla siccità. In effetti, Mackenzie ha perseguito questa linea di ricerca nel tentativo di migliorare la sicurezza alimentare in tutto il pianeta.

In luoghi come la Siria e il Libano, che sono stati colpiti così duramente dal cambiamento climatico e dalla guerra da non poter produrre il proprio cibo, questo sarà particolarmente importante, ha osservato.

"Se inizi a sommare paesi che non sono davvero sicuri dal punto di vista alimentare, è spaventoso", ha detto Mackenzie. “Perché se non possono nutrire la propria gente, chi lo farà? Non è ragionevole pensare di poter aumentare la nostra produzione alimentare in questo continente per gestire tutto questo. In un modo o nell'altro, dobbiamo trovare modi per produrre cibo in quegli ambienti recalcitranti e difficili.”

Rimani sintonizzato! Cercherò esempi di questa tecnica utilizzata a beneficio degli allevatori in futuro.

Questa storia è stata tratta da due comunicati stampa della Penn State:  Le piante trasmettono la "memoria" dello stress a una progenie, rendendole più resistenti t e "Spaventare" i semi di soia in modalità difensiva produce piante migliori una generazione dopo.