Un microscopio e una pianta dietro della quale deve essere studiata la genetica

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Nel 2024 una delle maggiori sfide che tutti noi siamo chiamati a combattere riguarda l’agricoltura,

e in particolar modo la relazione di questa con la grave siccità che colpisce molte più aree sul pianeta Terra di quelle che possiamo immaginare!

È quindi di fondamentale importanza cercare di migliorare l’efficienza delle attività metaboliche svolte dalle piante, come ad esempio la fotosintesi.

Questa, infatti, rappresenta una delle attività fondamentali che consente l’aumento della produttività delle colture agricole in maniera sostenibile.

Grazie a studi di genetica svolti negli ultimi anni (ultimo tra questi pubblicato proprio il 7 giugno 2024) sono state sviluppate alcune importanti innovazioni in campo agricolo che hanno lo scopo di favorire un’agricoltura sostenibile. 

Tra queste innovazioni ritroviamo, in particolare, la sovraespressione di geni, la protezione delle piante dalla luce e l’editing genetico.

Bypass fotorespiratorio

Un filamento di DNA studiato in vari esperimenti di genetica.

Uno degli approcci più interessanti in genetica per migliorare l’efficienza delle piante è il bypass fotorespiratorio.

Normalmente le piante “respirano” ossigeno anziché anidride carbonica grazie a reazioni lunghe e complesse che producono molecole consumando energia e riducendo l’efficienza della fotosintesi.

È proprio in questo ambito particolarmente lungo, complesso ed energeticamente difficile per la pianta che i ricercatori hanno scoperto il “bypass fotorespiratorio”,

una soluzione semplice ed energeticamente meno costosa per le piante che evita la produzione di tutte quelle sostanze chimiche difficili da sviluppare,

pur favorendo comunque la fotosintesi necessaria per la loro sopravvivenza.

Tutto ciò sta a significare che i ricercatori sono stati in grado di introdurre una proteina delle alghe verdi all’interno delle piante di tabacco,

favorendo così un aumento del 20% della biomassa delle piante, che sono diventate più resistenti al calore.

Sovraespressione di geni

Un’ altra grande scoperta effettuata negli anni riguarda la sovraespressione di geni regolatori, quindi di geni in grado di controllare l’attività di molti altri geni dell’organismo.

Ma cosa significa “sovraespressione di geni”?

Con questo termine si indica una situazione nella quale un gene tende ad essere più attivo del normale, producendo così una maggiore quantità di prodotto, quindi una maggiore quantità di proteina nell’organismo.

I ricercatori hanno potuto produrre una maggiore concentrazione di proteina inserendo delle copie in più del gene o modificandone alcune piccole sezioni.

È un pò come aumentare il volume della radio per sentire meglio la musica!

Risulta tutto un pò più chiaro! 

E infatti è proprio tramite questa sovraespressione del gene che piante di riso e mais hanno potuto produrre una quantità di raccolti molto più abbondanti!

Tuttavia, ad oggi, ancora non è del tutto chiaro come questi geni vadano ad influenzare direttamente la fotosintesi.

Editing genetico con CRISPR-Cas9

Una pianta in un sottobosco illuminata dalla luce solare.

Una delle tecniche di genetica più avanzate per migliorare le colture è CRISPR-Cas9, una tecnologia di editing genetico che permette modifiche precise al DNA. 

L’editing genetico è una tecnologia, usata da diverso tempo da biologi molecolari, che permette di modificare specifici geni all’interno di un organismo.

Funziona un pò come delle “forbici molecolari” che tagliano il DNA in punti ben precisi e permettono così di aggiungere, rimuovere o alterare sezioni di DNA.

Tramite questa tecnica è quindi possibile modificare le caratteristiche di una pianta in modo ben preciso.

Recentemente, questa tecnica definita “CRISPR-Cas9” è stata utilizzata per modificare specifiche sequenze di DNA,

come ad esempio nel riso, dove i ricercatori hanno creato nuove versioni di un gene (OsPSBS1) fondamentale per la tolleranza di questa specie alla luce intensa.

In questo modo sono riusciti a migliorare la capacità della pianta a proteggersi dalla luce e aumentare l’efficienza nell’uso dell’acqua.

Tutto ciò risulta di particolare importanza per il riso, in quanto questa specie, come tutti sappiamo, è un importante alimento base per più del 20% della popolazione mondiale!

Prospettive future

Sebbene questi progressi in campo della genetica siano notevoli e queste tecniche  offrano una promettente alternativa alle attuali tecniche agricole,

ad oggi l’uso di geni estranei è ancora limitato a causa di varie e complesse normative.

È importante comunque sottolineare come tale approccio possa, in futuro, rendere le piante più efficienti e resistenti agli stress ambientali e, di conseguenza, rivoluzionare positivamente tutto il mondo agricolo!

Migliorare l’efficienza della fotosintesi con tecniche innovative potrebbe seriamente aumentare la produttività delle colture in modo sostenibile,

e tutti questi avanzamenti potrebbero essere cruciali per soddisfare le future esigenze alimentari globali miei cari EcoWarriors!

Di Zoe

Sono una divulgatrice e guida ambientale appassionata. Creatrice di EcoHorizon, condivido articoli su ambiente, novità scientifiche, pratiche ecosostenibili, piante e animali. Quando non sono impegnata a scrivere, conduco escursioni e workshop per avvicinare le persone alla natura. Seguimi su EcoHorizon per scoprire come possiamo proteggere e preservare il nostro pianeta insieme!

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