La struttura del mannano nel chicco di grano non è più un enigma
Il progetto MANAN, finanziato dall’UE, con una borsa di studio individuale Marie Skłodowska-Curie, ha fornito una piattaforma di conoscenza per agevolare la ricerca futura sul mannano. Tra le potenziali applicazioni figurano prodotti per le aree in rapida espansione dell’industria alimentare, dell’agriscienza e della biomedica. Una sfida ai modelli precedenti della struttura Il coordinatore del progetto MANAN, il dott. Luc Saulnier, dell’Istituto nazionale di ricerca agronomica francese (INRA), sintetizza: «Avevamo tre obiettivi: chiarire la struttura del mannano, la sua biosintesi e il suo ruolo nello sviluppo del chicco». Il team di MANAN ha isolato e caratterizzato la struttura del mannano del chicco di grano sfidando i modelli precedenti nella letteratura in materia esistente. La struttura esatta è importante non solo per il team ma anche per tutte le ricerche correlate, in particolare per le future applicazioni di genetica e biochimica. I ricercatori hanno anche dimostrato che il mannano è presente nell’endosperma, responsabile della nutrizione dell’embrione in via di sviluppo, e appare precocemente nello sviluppo del chicco. I geni sotto la molecola Poiché il mannano è onnipresente in tutto il mondo vegetale, il team di MANAN ha esteso la sua ricerca ad altre piante per individuare i geni coinvolti nella sua biosintesi. La famiglia di geni analoghi alla cellulosa sintasi (CSL, cellulose synthase-like), compreso il sottogruppo CSLA, è presente nelle piante di oggi nonché in quelle antenate, quali le alghe primitive. I ricercatori del progetto hanno studiato il ruolo dei geni CSLA nella sintesi del mannano utilizzando diverse fonti: mutanti del grano in collaborazione con il Rothamsted Research Centre nel Regno Unito, lievito (Pichia) in collaborazione con l'Heinrich Heine University in Germania e Arabidopsis in collaborazione con la Berkeley University negli Stati Uniti. «Nel lievito abbiamo prodotto con successo un mannano simile al grano, dimostrando che il gene candidato CSLA codifica l’enzima responsabile della sintesi della colonna vertebrale del mannano», afferma il dott. Saulnier. Il lavoro è ancora in corso in Arabidopsis e il team sta ultimando la caratterizzazione dei mutanti di Arabidopsis, il passo successivo prima della pubblicazione dei risultati. Un futuro flessibile per il mannano Il mannano può formare galattomannano o glucomannano, utilizzati come addensanti in vari campi tra i quali vi sono il settore alimentare e quello minerario. Tuttavia, i mannani nel grano hanno chiaramente strutture e funzioni totalmente diverse. L’importanza del mannano nelle piante è evidenziata dagli studi che mostrano che le piante di Arabidopsis prive di mannano o glucomannano nei semi sono a malapena sostenibili o letali per l’embrione. «Quando il suo ruolo sarà completamente chiarito, è probabile che il mannano possa potenzialmente influenzare la forma o le dimensioni dei chicchi e di conseguenza i raccolti di cereali», afferma il dott. Saulnier. Sfide e lezioni per la ricerca futura Sulla base dei risultati del progetto e dei dati recenti della letteratura, il mannano è visto come una struttura fondamentale, essenziale per lo sviluppo precoce delle cellule e per lo sviluppo dell’intero impianto. «I nostri problemi principali riguardavano l’approccio dei mutanti del grano, che non funzionava come previsto a causa della complessità del genoma del grano. Pertanto, abbiamo utilizzato altri sistemi (Arabidopsis e lievito) per dimostrare il ruolo dei geni candidati CSLA», spiega il dott. Saulnier. «Sfortunatamente, l’uso di questi sistemi non ci consente di decifrare l’impatto fisiologico e tecnologico del mannano nel chicco di grano», sottolinea. Questa ricerca è di potenziale interesse per vari settori industriali (selettocoltura e industrie di macinazione e biocarburanti attive in Europa) e rappresenta una buona opportunità per migliorare la competitività dell’agricoltura europea. «In quanto tale, ulteriori ricerche in questa direzione promettono di fornire dati utili», conclude il dott. Saulnier.
Parole chiave
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