SCOPERTA/ Svelato il DNA del mais, i segreti di una genetica “vincente”

In base a uno studio recentemente pubblicato anche l’intero genoma del mais è stato sequenziato. CARLO SOAVE spiega l’importanza di questo risultato alla luce di un lavoro che ha già svelato molte sorprese in ambito genetico

02.12.2009 - Carlo Soave
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Più o meno da quattrocento anni, il quarto giovedì di novembre si celebra negli Stati Uniti d’America il thanksgiving day, il giorno del ringraziamento: ringraziamento per il cibo che i pellegrini della Mayflower avevano ricevuto dai nativi americani. Questo cibo era costituito principalmente da granoturco, una pianta, il mais, che gli indigeni avevano domesticato e coltivato per 10.000 anni. Venerdì 20 novembre di quest’anno, la rivista Science ha pubblicato, in una serie di articoli scientifici, l’intera sequenza del genoma di mais, un’iniziativa partita nel 1994 e sostenuta inizialmente dalla Associazione americana dei coltivatori di mais convinta che «il futuro del mais è scritto nel suo genoma». L’impresa non è stata semplice perché l’intero genoma è costituito da circa 2.300 miliardi di basi (più o meno come quello dell’uomo) e presenta delle caratteristiche di ripetitività che rendono il lavoro di sequenziamento particolarmente complicato.

Ma cosa c’è di nuovo in questo genoma? In fondo il genoma del mais è il terzo cereale, dopo quello del riso e del sorgo, a essere sequenziato e il primo genoma sequenziato del regno vegetale è quello dell’Arabidopsis thaliana già nell’anno 2000.

Forse una prima novità sta proprio nel confronto con l’Arabidopsis, una piccola piantina di non più di 20 cm di altezza con un genoma di 125 miliardi di basi e 27.000 geni: il mais con un genoma quasi venti volte più grande, ne ha 32.000.

 

Il fatto è che il genoma del mais è costituito per l’85% da sequenze di DNA mobili, i transposable elements (TE). Anche questo fatto non è propriamente una novità, perché ora sappiamo che il genoma di molte piante ed animali è costituito per la maggior parte da sequenze di DNA che possono “saltare” da un punto all’altro del genoma. È curioso invece che Barbara Mc Clintock, premio Nobel nel 1983, proprio per la sua scoperta dei TE nel mais, scrivesse nel 1950 (tre anni prima del modello a doppia elica di Watson e Crick), dopo che il suo articolo in merito era stato rifiutato dal prestigioso giornale Proceedings National Academy of Science, «the presented thesis, and evidence for it, could not be accepted by the majority of geneticists or by other biologists» (la tesi proposta e le sue prove non potevano essere accettate dalla maggioranza dei genetisti o dagli altri biologi).

Quello che non era accettato allora è oggi la parte preponderante di ogni genoma e il responsabile dell’espansione. E proprio i TE sono i responsabili della grande variabilità genetica e plasticità fenotipica che esiste nel mais e che è alla base dello straordinario aumento di produttività che i genetisti agrari hanno ottenuto in questa specie negli ultimi cento anni.

 

 

La chiave del successo sta in quello che si definisce l’“eterosi”, il vigore dell’ibrido, cioè il fatto che l’incrocio tra due varietà diverse di mais genera spesso delle progenie molto più vigorose e produttive dei genitori. Il sequenziamento del genoma, con gli studi collegati, ha aperto una nuova finestra per spiegare questo comportamento, le cui basi non sono ancora chiare. Conoscendo l’intero genoma, è stato possibile identificare molti geni che controllano caratteri quantitativi importanti per la produttività e soprattutto stabilire che negli incroci sono soprattutto le copie geniche, portate da uno dei due genitori (il donatore di polline) ad essere più espresse.

L’importanza della scoperta è duplice: da un lato permette di fare scelte più precise in merito alla scelta delle linee da usare come donatrici di polline negli incroci; dall’altro conferma un punto importante: l’imprinting parentale, cioè il contributo differenziale dei due genitori nell’espressione genica della progenie.

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