Skip to main content

Breaking frontiers in plant reproduction: understanding the roles of AGPs and epigenetics regulating male-female crosstalk towards fertilization

Article Category

Article available in the folowing languages:

Una rivoluzione biologica contiene la chiave per colture migliori

Nuove intuizioni sulla riproduzione vegetale potrebbero aiutarci a selezionare colture di qualità migliore. Si tratta di un fattore critico per affrontare una sfida esistenziale: come nutrire in modo sostenibile un mondo affamato.

Alimenti e Risorse naturali

La sopravvivenza dell’umanità dipende dal mantenimento di certe risorse di base, tra cui suolo fertile, acqua dolce, energia e biodiversità. I modelli di consumo non sostenibili rappresentano una minaccia alla nostra capacità di sfamare una popolazione umana in crescita, che si prevede raggiunga i 9,7 miliardi nel 2050. «Se continuiamo ad utilizzare le nostre risorse naturali come abbiamo fatto finora, presto non ci saranno più terreni coltivabili o acqua pulita a sufficienza per garantire la sopravvivenza di tutti», spiega Ana Marta Pereira, borsista del progetto EpiAGPs e ricercatrice post-dottorato presso il Dipartimento di Bioscienze dell’Università di Milano. «Dobbiamo aumentare il rendimento delle colture senza danneggiare ulteriormente il nostro pianeta». La modifica a livello genetico dei tratti di colture specifiche si è dimostrata in grado di ottenere una maggiore tolleranza allo stress, una resistenza alle malattie e una qualità nutrizionale migliore. Tuttavia, l’uso delle tecnologie di editing genetico è ancora strettamente controllato in Europa e gli organismi geneticamente modificati (OGM) continuano a sollevare problemi di salute e ambientali. «Se dobbiamo rispondere a una crescente domanda di alimenti, mangimi e materie prime per la bioenergia, abbiamo allora bisogno di aumentare la nostra comprensione della scienza vegetale», afferma Pereira. Ciò include raggiungere una conoscenza più dettagliata sui processi biologici che regolano la riproduzione vegetale. Questo potrebbe aiutare gli scienziati ad aumentare la produttività delle colture e ottenere una produzione di semi di elevata qualità attraverso la selezione selettiva.

Comprendere la riproduzione delle piante

Il progetto EpiAGPs, finanziato dall’UE e intrapreso con il supporto del programma Azioni Marie Skłodowska-Curie, ha cercato di ampliare la nostra conoscenza sulla riproduzione vegetale. «Più nello specifico, stavamo cercando di fornire nuove informazioni preziose sul ruolo di un gruppo speciale di glicoproteine vegetali, conosciute come proteine arabinogalattaniche (AGP, Arabinogalactan Proteins)», spiega Pereira. «Queste glicoproteine sono note per essere presenti in tutte le piante e sono coinvolte in diversi processi di sviluppo. Il nostro obiettivo consisteva nel comprendere il funzionamento di queste molecole nel processo riproduttivo e capire meglio il modo in cui la loro attività è regolata». Pereira ha concentrato i propri studi sull’Arabidopsis thaliana, o arabetta comune, un’erba infestante che cresce a bordo strada. Questa pianta condivide molti tratti con le colture comuni. L’idea era che le scoperte di Pereira potessero essere facilmente trasferite alle colture vegetali, al fine di migliorare la produzione alimentare. Una rivoluzione chiave è stata raggiunta attraverso l’analisi di una linea mutante di arabetta priva di un’AGP specifica conosciuta come AGP4/JAGGER. «JAGGER è un’AGP necessaria per prevenire la polispermia (in cui più spermatozoi si fondono con l’uovo) durante la riproduzione dell’Arabidopsis», spiega Pereira. «L’analisi di questa linea di piante ci ha fornito un’enorme quantità di dati su altre molecole che potrebbero inoltre essere coinvolte nel processo riproduttivo».

Ottimizzare le colture alimentari

Attraverso un’attenta analisi di questo tipo, il progetto EpiAGPs è stato in grado di gettare nuova luce sulle funzioni riproduttive delle AGP nelle piante. «Siamo stati in grado di indagare non solo il funzionamento delle AGP, ma anche il modo in cui vengono regolate durante la riproduzione», afferma Pereira. «Si tratta di un argomento che non è mai stato affrontato prima». Queste informazioni aiuteranno inoltre gli scienziati a comprendere meglio il funzionamento delle AGP in altri processi di sviluppo vegetali. «È estremamente importante capire i processi molecolari fondamentali che regolano la riproduzione delle piante se dobbiamo aumentare la produttività delle colture e ottenere una produzione di semi di qualità elevata», afferma Pereira. «Abbiamo dimostrato che ciò può essere realizzato in modo sostenibile attraverso l’ingegneria agricola, aiutandoci a fare un uso migliore dei terreni coltivabili».

Parole chiave

EpiAGPs, colture, agricoltura, pianta, fertile, glicoproteine, AGP, OGM, geneticamente modificato, gene

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione