Tracciata l'ascendenza dei moderni grani per il pane

L'agricoltura del ventunesimo secolo utilizza una moltitudine di varietà ad alto rendimento adattate ad una vasta gamma di ambienti. Tuttavia, vi è la necessità di coltivare continuamente nuove varietà di frumento per il pane per adattarsi ai cambiamenti climatici a livello globale.

Dalla rivoluzione agricola, circa 12.000 anni fa, il Triticum aestivum, altrimenti noto come grano tenero, è emerso come una delle colture più importanti del mondo. Insieme alla crescente popolazione umana e al clima che cambia, la domanda di grano con un rendimento più elevato e una maggiore capacità di recupero sta aumentando.

In un nuovo studio internazionale, la diversità genetica di 487 genotipi di grano, provenienti da vaste regioni del mondo, è stata catalogata e contestualizzata con tratti agronomici. La mappa di questo ricco insieme di diversità genetiche nel grano di frumento mette in evidenza la nostra attuale conoscenza della discendenza del grano e apre nuove strade all'interno della moderna gestione selettiva del frumento.

L'evoluzione del grano è una storia complessa di eventi di ibridazione e flusso genico, che ha portato allo allohexaploid (con sei serie di cromosomi) Triticum aestivum, la specie di grano che oggi conosciamo come il 'pane di grano'. Il moderno pane di grano ha avuto origine nella Mezzaluna Fertile (1) circa 10.000 anni fa e il suo pool genico è stato modellato dagli esseri umani come risultato di addomesticamento e coltivazione. Oggi, le varietà ad alto rendimento di Triticum aestivum si possono trovare in tutto il mondo, ciascuna varietà è adattata al particolare ambiente in cui viene coltivata, rendendo il grano una delle tre specie vegetali più importanti al mondo per le calorie e le proteine.

La crescente domanda di grano, l'inizio del riscaldamento globale e la transizione dell'agricoltura occidentale, lontano dall'agricoltura intensiva, stanno esercitando pressioni sulle coltivazioni di piante per adeguare ulteriormente e migliorare le moderne tipologie di pane. Tuttavia, al fine di iniziare nuove coltivazioni di grano, con tratti nuovi e migliorati, i selezionatori di piante, durante il processo di riproduzione, richiedono piante con variazione genetica per la selezione e la combinazione. Un nuovo studio internazionale, pubblicato su Nature Genetics, (2) sul pane di grano ha ora rivelato la conoscenza di un ampio e ricco pool genico per futuri miglioramenti genetici del Triticum aestivum.

In questo studio, (3) sono stati sequenziati gli esiti di 487 genotipi di grano provenienti da 68 paesi in tutto il mondo, comprese le varietà locali, le cultivars e le varietà moderne. Il Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK Gatersleben) ha contribuito a questa ricerca fornendo campioni di grano dalla Federal Ex situ Gene Bank. Utilizzando la sequenza di riferimenti Refseqv1.0 del landrace di grano tenero "Chinese Spring", che era stato pubblicato dal "International Wheat Genome Sequencing Consortium" (IWGSC) nel 2017, i ricercatori collaboranti sono stati in grado di compilare una panoramica completa della diversità genomica del grano a livello genico, cromosomico e subgenomico.

Ciò ha permesso loro di perfezionare ed espandere il modello di evoluzione del grano e di decifrare le origini genetiche delle specie di grano moderno. In quanto tale, il lignaggio del grano duro è stato confermato come il più probabile antenato del germoplasma coltivato oggi. Inoltre, studiando le impronte di selezione del grano, gli scienziati hanno mostrato gli effetti dell'espansione del range e delle varianti alleliche selezionate dall'inizio della domesticazione del grano.

I dati riportati sono un altro passo verso l'assemblaggio del "pan genome" del grano - la descrizione di tutti i geni e le variazioni genetiche all'interno del grano, che sarà una risorsa preziosa per i ricercatori di piante e i coltivatori di grano. Tuttavia, lo studio così com'è rivela già una ricca risorsa di dati genetici, che può essere utilizzata per migliorare i tratti genetici nel grano tenero, dall'adattamento ambientale al miglioramento della resa e alla resistenza alle malattie. Inoltre, i risultati illustrano la nostra attuale conoscenza degli antenati del grano tenero, evidenziando la nostra storia culturale come agricoltori e allevatori di piante.

Riferimenti:

(1) Mezzaluna Fertile

(2) Tracing the ancestry of modern bread wheats

(3) Ancestry and genetics of bread wheat mapped in a global study (PDF)

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Tracing the ancestry of modern bread wheats