Progettazione di "super" piante
Il progetto "Recombination: An old and new tool for plant breeding" (RECBREED) , finanziato dall'UE è stato avviato per realizzare lo sviluppo di "super" piante. Il consorzio RECBREED ha lavorato all'ottimizzazione della coltivazione delle piante sviluppando un toolkit migliore per produrre piante con tratti desiderabili ed estirpare le caratteristiche non volute. Sono state analizzate diverse tecniche di ricombinazione omologa (HR) che consentono lo scambio di materiale genetico per la riparazione del DNA, la riproduzione (detta anche meiosi) e il trasferimento artificiale dei geni tra diverse specie o ceppi. Le tecniche includevano il targeting genico (GT), la ricombinazione meiotica e il DNA circolare a doppio filamento (DSB) tramite nucleasi artificiale. RECBREED ha raggiunto numerosi traguardi nella progettazione accurata dei genomi delle piante. Ogni fase nella HR è stata studiata a fondo caratterizzando importanti geni e mettendo in luce la loro funzione usando raccolti selezionati come pomodoro, mais e Arabidopsis. Attraverso le analisi di bioinformatica, sono stati identificati marcatori molecolari idonei, che sono stati usati per il controllo e la convalida. Gli scienziati hanno effettuato con successo la mutagenesi indotta da DSB e GT nell'Arabidopsis e nel pomodoro usando ZFN e le nucleasi ad effetto di attivazione della trascrizione. Non sono stati osservati effetti tossici o negativi sulla crescita delle piante con nessuno di questi metodi. È stato sviluppato un innovativo metodo GT detto in planta che separa la trasformazione e le fasi GT, la cui efficacia è stata dimostrata sul mais e sull'Arabidopsis. Un altro risultato chiave è stato l'aumento di 10 volte nel tasso GT preciso raggiunto mediante il miglioramento delle frequenze GT attraverso la sovra-espressione della proteina AtRAD52-1A. Una particolare enfasi è stata data alla comprensione e alla modulazione di fattori che influenzano la ricombinazione meiotica. Sono stati individuati con successo parametri chiave come le proteine paraloghe Rad51, gli stati di metilazione del DNA, la struttura di cromatina e le ricombinasi (Rad51 e Dmc1). Le tecniche agricole convenzionali si sono rivelate inadeguate quando si tratta di soddisfare le richieste in rapida crescita di alimenti e mangimi. L'uso della tecnologia GT potrebbe essere attuabile per la produzione industriale di raccolti superiori e piante ad elevato nutrimento. Questo ha importanti implicazioni socioeconomiche per il settore agricolo europeo con un attuale quota di mercato di circa 4 000 milioni di euro solo nella vendita di mangimi. La combinazione di agricoltura e biotecnologia servirà a rafforzare ulteriormente la posizione UE in questo campo.
Parole chiave
Coltivazione delle piante, ricombinazione omologa, targeting genetico, rottura del doppio filamento, nucleasi a dita di zinco, biotecnologia
