Sequenziato il genoma della quinoa

Lo studio del genoma delle piante che mangiamo è da decenni al centro dell’attenzione dei ricercatori che si occupano di risorse genetiche per la sicurezza alimentare. Da oggi, grazie al lavoro del gruppo di scienziati guidato da David Jarvis del Dipartimento di Scienze Biologiche e Ambientali della King Abdullah University dell’Arabia Saudita (KAUST), la comunità internazionale può contare anche sul sequenziamento del primo genoma completo di Chenopodium quinoaLa ricerca è stata pubblicata come storia di copertina del numero del 15 febbraio di Nature.

 

Una storia andina

Le prove archeologiche indicano in circa 7 mila anni fa il periodo in cui la quinoa è stata domesticata dalle popolazioni che abitavano l’altopiano del Lago Titicaca sulle Ande. La sua adattabilità a diverse altitudini (dal livello del mare fino a 4 mila metri di quota) e temperature (resiste fino a -8 °C e 38 °C), oltre a qualità nutrizionali importanti ne hanno fatto una risorsa alimentare fondamentale per le popolazioni andine molto prima dell’affacciarsi degli Inca alla finestra della storia. Dalla metà del XX secolo, però, è un po’ passata di moda, diventando una coltura coltivata essenzialmente solo dai popoli delle Ande. Almeno fino a quando negli anni Settanta del Novecento si sono riscoperte le sue qualità e si è cominciato a studiarla più da vicino.

Piante di quinoa con sullo sfondo dei picchi andini (Immagine: David Jarvis/Ivan Gromicho)

Nel loro studio, David Jarvis e i colleghi mostrano i risultati del sequenziamento del genoma di una varietà di quinoa che vive sulla costa cilena che ha una “lunghezza” di circa 1 milione e mezzo di basi. Chenopodium quinoa è una pianta poliploide e presenta quattro copie di ognuno dei nove cromosomi, probabilmente perché si tratta di una specie che è nata per ibridazione di due specie diploidi (quindi con due set di cromosomi). Jarvis e i suoi colleghi hanno usato una tecnica di sequenziamento delle singole molecole in tempo reale (Single Molucule Real-Time Sequencing o SMRT Sequencing), affiancando questa tecnica con una ampia varietà di tecniche di mappatura del genoma, sottolineando ancora una volta come spesso l’avanzamento scientifico vada di pari passo con l’avanzamento delle tecniche e delle tecnologie a disposizione dei ricercatori.

 

I risultati e prospettiva

La combinazione di tecniche ha permesso di assemblare 439 diverse sequenze di basi che costituiscono l’impalcatura del genoma della quinoa, coprendo così il 90% del suo totale. Il genoma risulta essere suddiviso in 18 gruppi corrispondenti ai 18 cromosomi, un set di 9 per ognuno dei due antenati. Si tratta di un risultato non semplice da ottenere, poiché il 64% del genoma della quinoa è costituito di sequenze ripetute di DNA, rendendo difficile individuare le parti di sequenze uniche che sono state indispensabili per risolvere il puzzle scientifico dei suoi cromosomi. Secondo i dati riportati dagli stessi autori nel paper pubblicato su Nature, nei campioni analizzati si è individuato il 97,3% dei geni noti di quinoa, a sottolineare che la sequenza risultante copre gran parte del genoma della specie.

I risultati forniscono informazioni preziose sul potenziale della quinoa, aprendo la porta a studi più approfonditi e precisi sui tratti genetici della quinoa. Nella corsa alla ricerca di sempre maggiori risorse genetiche per affrontare il problema della sicurezza alimentare, un tema che abbiamo affrontate dal punto di vista delle banche dei semi agricoli e del loro impiego per il miglioramento genetico delle varietà), un tassello in più è stato aggiunto grazie al sequenziamento del genoma della quinoa. Secondo quanto ha dichiarato Mark Tester, uno degli scienziati coinvolti, in un’intervista rilasciata a ResearchGate, «conoscere il genoma faciliterà enormemente chi si occupa di incroci, sia che si ricerchino piante più o meno alte, con diverse caratteristiche di compattezza e dimensione del chicco e così via».

 

Immagini banner e box in homepage: Linda Polik, KAUST

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