pubblicato su24 agosto 2023 di Corentin Clot
Il sogno di ogni coltivatore di patate è quello di combinare tutte le caratteristiche desiderabili che possano rendere la patata più produttiva e resistente agli effetti dei cambiamenti climatici, delle malattie e dei parassiti. Il processo, tuttavia, è tutt’altro che semplice a causa della complessa composizione genetica della patata e della sua natura di incroci. Tuttavia, il dottorando Corentin Clot della Wageningen University & Research ha fatto una serie di scoperte relative alla riproduzione sessuale della patata che potrebbero semplificare la selezione di questa importante coltura.
La patata è una delle principali colture di base a livello mondiale, il che rende fondamentale la creazione di varietà che combinino qualità eccellenti con resistenza a malattie e parassiti. Tuttavia, il viaggio per sviluppare queste varietà è complesso, come spiega Corentin Clot. “La maggior parte delle varietà di patate sono tetraploidi, il che significa che possiedono quattro copie di ciascun cromosoma, ciascuna contenente le proprie informazioni ereditarie.”
Questa complessità genetica rappresenta una sfida quando si tratta di trasmettere i tratti desiderati dai genitori incrociati alla loro prole. Clot: “Affinché questi tratti possano essere trasmessi integralmente alla generazione successiva, i genitori devono essere ‘omozigoti’. Ciò implica che versioni identiche del gene siano presenti su tutti i cromosomi. Ciò si ottiene facilmente nella patata diploide attraverso un ciclo di autofecondazione. Chiamiamo questo primo passo fissazione”.
Autocompatibilità nelle varietà coltivate
Per consentire la fissazione, Clot ha studiato il tratto di autocompatibilità. Questa è la rara capacità di una patata diploide di fecondarsi con il proprio polline. Nel primo anno della sua ricerca di dottorato, Clot fece una scoperta sorprendente e importante. Ha scoperto che il gene coinvolto nell’autocompatibilità – il cosiddetto gene Sli – è già presente nelle varietà di patate tetraploidi.
“Nelle ricerche precedenti, il gene Sli era stato descritto solo per la specie selvatica diploide Solanum chacoense . Ho scoperto che questo gene è ampiamente presente nelle varietà di patate contemporanee. Questa intuizione ci fornisce un punto di partenza più favorevole per la riproduzione, poiché non dobbiamo fare affidamento sul materiale selvatico. Questo porta subito ad una seconda constatazione: pensavamo che l’autocompatibilità fosse una rarità, ma se il gene Sli è ubiquitario, significa che la fertilità pollinica di molti diploidi rappresenta un serio collo di bottiglia per l’allevatore”.
Incroci tra genitori diploidi e tetraploidi
Rispetto alle patate diploidi, le varietà tetraploidi sono state migliorate in molti tratti qualitativi e in un’elevata resa commerciabile. Pertanto, Clot ha cercato un modo per incrociare varietà tetraploidi con genitori diploidi che potessero trasmettere il loro insieme fisso di tratti. “Normalmente non sono possibili incroci tra genitori con livelli di ploidia disuguali. Quando si formano i gameti (cellule riproduttive, ndr) il materiale genetico si dimezza. Il polline di un genitore diploide conterrà una copia di ciascun cromosoma e le uova di una varietà tetraploide due copie di ciascun cromosoma. Gli embrioni triploidi risultanti da un tale incrocio non possono svilupparsi in semi”.
Tuttavia, se durante la produzione del polline il dimezzamento del numero di cromosomi fallisce, un genitore diploide produrrà “polline non ridotto” che può fecondare con successo le uova di un tetraploide, dice Clot. “Sebbene questo fenomeno fosse già stato sfruttato empiricamente dagli allevatori, non era chiaro come fosse geneticamente regolata la restituzione dei cromosomi durante la formazione dei gameti. Ora ho localizzato i principali fattori ereditari che contribuiscono a questo tratto. Dopo la fissazione, questa restituzione dei cromosomi è il secondo passo della nostra innovazione”.
Una ‘terza via’ di allevamento
Le scoperte di Clot offrono un nuovo approccio per i coltivatori di patate. “Con la nostra strategia in due fasi di fissazione e restituzione, vogliamo sfruttare l’efficienza di un singolo autofecondazione per la fissazione dei tratti nei diploidi, evitando la perdita di vigore che si verificherà dopo più cicli di autofecondazione. Questo fenomeno noto come depressione da consanguineità è una sfida enorme che i ricercatori che lavorano sulla selezione ibrida devono superare: gli ibridi con vero seme richiedono genitori consanguinei completamente omozigoti.
Con la strategia in due fasi, puntiamo solo alla fissazione di un insieme di geni importanti e ci teniamo lontani dalla consanguineità, afferma Clot. “Le consanguineità parziali che abbiamo in mente offrono forse un’opzione più realistica. L’approccio da noi proposto offre una soluzione intermedia, una “terza via” tra la selezione convenzionale e il vero schema di selezione ibrida da seme della patata”.
Passi futuri
Basandosi sull’eredità dei genetisti delle patate di Wageningen, Clot si sente orgogliosa di contribuire a questo lignaggio di ricerca. “Dal 1970, decenni di preziose ricerche condotte presso Wageningen Plant Breeding hanno gettato le basi per un’innovativa selezione delle patate. Sono lieto di aggiungere un altro capitolo a questa eredità. Nel mio postdoc, sto collaborando con aziende di selezione per tradurre il mio ricerca in applicazioni pratiche. Insieme speriamo di trovare un modo realistico ed efficiente per selezionare varietà di patate migliori”.
