Semina una nuova "rivoluzione verde".’ – I ricercatori scoprono un nuovo gene per le colture di cereali

I ricercatori dell'Università di Oxford e dell'Accademia cinese delle scienze hanno scoperto un nuovo gene che migliora la resa e l'efficienza nell'uso dei fertilizzanti delle colture di cereali come grano e riso.

La "rivoluzione verde" mondiale del XX secolo, che ha visto enormi aumenti anno dopo anno nella resa globale dei cereali, è stato alimentato dallo sviluppo da parte dei coltivatori di piante negli anni '60 di nuove varietà nane ad alto rendimento note come varietà della Rivoluzione Verde (GRV).

Questi GRV nani rimangono predominanti in tutto il mondo nelle odierne colture di grano e riso. Perché sono nani, con steli corti, Le GRV dedicano relativamente più risorse rispetto alle piante ad alto fusto alla coltivazione del grano piuttosto che allo stelo, e sono meno suscettibili alle perdite dovute al vento e alla pioggia. tuttavia, La crescita dei GRV richiede che gli agricoltori utilizzino grandi quantità di fertilizzanti contenenti azoto nei loro campi. Questi fertilizzanti sono costosi per gli agricoltori e causano ingenti danni all’ambiente naturale. Lo sviluppo di nuovi GRV che combinano un’elevata resa con un ridotto fabbisogno di fertilizzanti è quindi un obiettivo urgente e globale per un’agricoltura sostenibile.

Un nuovo importante studio pubblicato sulla rivista Natura, guidato dal professor Xiangdong Fu dell’Istituto di genetica e biologia dello sviluppo dell’Accademia cinese delle scienze, e il professor Nicholas Harberd del Dipartimento di Scienze Vegetali dell'Università di Oxford, cofinanziato dalla BBSRC-Newton Rice Initiative, ha scoperto per la prima volta un gene che può aiutare a raggiungere questo obiettivo.

Confronto 36 diverse varietà di riso nano, lo studio ha identificato una nuova variante genetica naturale che aumenta la velocità con cui le piante incorporano l'azoto dal suolo. La variante genetica scoperta aumenta la quantità nelle cellule vegetali di una proteina chiamata GRF4. GRF4 è un “fattore di trascrizione genetica” che stimola l’attività di altri geni, geni che promuovono l’assorbimento e l’assimilazione dell’azoto.

Ha detto il professor Harberd: “La scoperta di un regolatore così importante dell’incorporazione dell’azoto nelle piante è stata di per sé entusiasmante. Ma siamo stati ancora più entusiasti di scoprire che GRF4 ha un ruolo ancora più ampio. Le piante crescono grazie all'incorporazione metabolica coordinata di materia proveniente dall'ambiente. Abbiamo scoperto che GRF4 coordina l’incorporazione dell’azoto dal suolo da parte delle piante con l’incorporazione del carbonio dall’atmosfera. Mentre l'esistenza di tali coordinatori generali del metabolismo vegetale è nota da tempo, la loro identità molecolare era rimasta precedentemente sconosciuta, e la nostra scoperta rappresenta quindi un grande passo avanti nella nostra comprensione di come crescono le piante”.

Nelle GRV nane l'attività promotrice di coordinamento metabolico di GRF4 è inibita da una proteina che reprime la crescita chiamata DELLA. Questa inibizione riduce la capacità delle GRV di incorporare azoto dal suolo, ed è il motivo per cui gli agricoltori devono utilizzare livelli elevati di fertilizzanti per ottenere rese GRV elevate.

Ha detto il professor Harberd: “Abbiamo ritenuto che inclinare l’equilibrio GRF4-DELLA a favore di GRF4 potrebbe ridurre la necessità di elevati livelli di fertilizzanti nella coltivazione GRV. Con nostro grande piacere, abbiamo scoperto che l’aumento dei livelli di GRF4 ha causato un aumento delle rese in grani sia dei GRV di riso che di frumento, soprattutto a bassi livelli di input di fertilizzanti."

I ricercatori affermano che GRF4 dovrebbe ora diventare un obiettivo importante per i coltivatori di piante nel migliorare la resa dei raccolti e l’efficienza nell’uso dei fertilizzanti, con l’obiettivo di raggiungere gli aumenti globali della resa cerealicola necessari per nutrire una popolazione mondiale in crescita a costi ambientali ridotti.

Ha aggiunto il professor Harberd: “Questo studio è un ottimo esempio di come il perseguimento degli obiettivi fondamentali della scienza vegetale possa portare rapidamente a potenziali soluzioni alle sfide globali. Scopre come le piante coordinano la loro crescita e il loro metabolismo, poi mostra come tale scoperta possa consentire strategie di selezione per la sicurezza alimentare sostenibile e le future nuove rivoluzioni verdi.

fonte:

http://www.ox.ac.uk/