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Svelare i misteri della riproduzione delle piante per contribuire a nutrire la crescente popolazione della Terra

Per nutrire la crescente popolazione globale sarà necessario almeno raddoppiare le rese agricole senza estendere i seminativi. Comprendere i fattori che regolano la riproduzione sessuata è fondamentale per soddisfare la dipendenza globale dalla produzione di semi.

Alimenti e Risorse naturali

La corretta formazione del seme è un evento fondamentale nella vita di una pianta, poiché da essa dipende gran parte del suo successo riproduttivo. Il seme è una complessa unità funzionale, derivante dall’avvenuto completamento del processo di doppia fecondazione, fino allo sviluppo del seme o del frutto.

Esplorare diversi aspetti e fasi della riproduzione sessuata delle piante

Gran parte della produzione agricola ha come obiettivo la produzione di semi attraverso la riproduzione sessuata. Tali semi corrispondono alla maggior parte delle calorie consumate dagli esseri umani e costituiscono uno dei principali componenti degli alimenti per animali, nonché un’importante fonte per la produzione di prodotti ad alto valore aggiunto, quali oli, biocarburanti e proteine, come quelle presenti nella colza, nel granturco e nei semi di soia. «Sapere quali aspetti controllano la riproduzione permetterà di modificare tale aspetto critico per la produzione agricola in modo da migliorare la produttività senza espandere i seminativi», osserva Silvia Coimbra, coordinatrice del progetto SexSeed, finanziato dall’UE. Il team di SexSeed ha rivolto l’attenzione alla riproduzione delle piante: un processo biologico fondamentale, rilevante per l’economia e sperimentalmente flessibile, con l’intenzione di fornire nuove informazioni sulla rete controllata dal fattore di trascrizione SEEDSTICK (STK), il regolatore principale nella produzione dei semi. «L’Arabidopsis è un modello eccellente per lo studio della formazione del seme, poiché condivide un programma evolutivo preservato con le principali colture da seme», spiega Coimbra. L’Arabidopsis è una piccola pianta da fiore imparentata con il cavolo e la senape, largamente impiegata come organismo modello nella biologia vegetale. «Approfondendo la nostra comprensione della formazione dei semi di Arabidopsis, sarà possibile acquisire nuove conoscenze sulla formazione dei semi e successivamente trasferirle orizzontalmente a specie di colture agricole di importanza fondamentale».

Comprendere le reti molecolari che controllano lo sviluppo dei semi

I ricercatori hanno scoperto e caratterizzato vari geni STK target differenti, nelle prime fasi dello sviluppo (dell’ovulo), hanno elaborato e proposto diversi approcci di interazione legati alla fecondazione e alla produzione di semi. «Combinando un approccio trascrittomico e uno genetico, SexSeed ha scoperto nuove funzioni per i STK target, approfondendo la nostra conoscenza riguardo la rete che controlla la formazione dei semi di Arabidopsis», osserva Coimbra. «Grazie a queste nuove importanti informazioni, possiamo contribuire a migliorare non solo la produttività agricola lorda, ma anche la composizione dei semi e, di conseguenza, la produzione di componenti destinati ai prodotti derivati da semi ad alto valore aggiunto». I risultati scientifici sono stati condivisi nel corso di circa 50 presentazioni, numerose conferenze e vari workshop internazionali. «Acquistare una più precisa consapevolezza dei fattori che regolano la riproduzione sessuata permetterà di progettare degli aspetti rilevanti nella produzione agricola affinché possano stimolare la produttività», conclude Coimbra. «La crescente importanza per l’umanità dei semi e dei prodotti derivati da semi, e il ruolo centrale di STK nello sviluppo dei semi indicano che SexSeed possiede un grande potenziale per contribuire all’eccellenza e alla competitività dell’Europa nel mondo». La ricerca è stata intrapresa con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie.

Parole chiave

SexSeed, seme, pianta, formazione del seme, Arabidopsis, SEEDSTICK (STK), produzione di semi, riproduzione delle piante, produzione agricola

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