Ritmi Circadiani: Modifichiamoli! Aumentare la produttività e l’adattabilità al clima dell’Agricoltura i soliti obiettivi. Ecco le Frontiere della Nuova Ingegneria Genetica

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Se qualcuno ha sofferto di jetlag da fuso orario può aver intuito che all’interno del nostro corpo esiste qualcosa in funzione della luce e delle ore del giorno che se sconvolto può crearci qualche fastidio. Questo qualcosa interagisce con diversi segnali esterni come luce, oscurità, calore e freddo oppure con ritmi e abitudini ben fissate. Nelle forme animali come ben abbiamo notato i ritmi circadiani sono noti per essere importanti per il mantenimento di una moltitudine di processi biologici. Ma i ritmi circadiani sono ancora più importanti per le piante che crescono grazie alla luce nei diversi ambienti e con determinate temperature oltre ad una certa latitudine. Nelle piante i ritmi circadiani regolano l’apertura dei fiori all’alba e la chiusura durante la notte o la fioritura in una determinata stagione.

I geni che regolano questi orologi naturali e così i ritmi circadiani sono stati intensamente studiati negli ultimi 20 anni ma ancora non si è riusciti pienamente a comprenderei meccanismi molecolari che gli inducono ad agire. La conoscenza di questi geni che regolano i ritmi circadiano potrebbero aiutare a regolare la crescita, lo sviluppo e la rese delle colture in condizioni climatiche molto variabili. Al Dipartimento di Scienze Biologiche del Dartmouth College stanno studiando proprio questo processo. Per ora i geni identificati che regolano questi processi sono quelli nei mammiferi, nella Drosophila, nei funghi e nei cianobatteri oltre ad aver compreso alcuni meccanismi oscillatori. Questi geniche regolano i ritmi circadiani sono conservati in un “pacchetto” ma le piante sembrano risultare diverse. McClung e altri scienziati del gruppo di ricerca hanno dimostrato che nel modello di Arabidopsis i membri del PRR (pseudo-response regulator) fanno parte integrante di diversi cicli oscillatori e che influiscono sulla fissazione del carbonio per la pianta oltre alla produzione di cellule staminali, alla biomassa, al tempo di fioritura e alla sopravvivenza stessa della pianta.

Non è casuale che i membri del PRR sono trascritti dal DNA al RNA in momenti diversi della giornata, suggerendo che i processi che regolano i prodotti proteici avvengono durante il giorno. Questi processi collegati a gruppi di fosfati cambierebbero la loro attività, sarebbero bloccati o verrebbero degradati quando non verrebbero realizzati in un tempo ottimale. Attualmente il gruppo di ricerca sta studiando come tali sistemi si siano evoluti nel tempo, giungendo all’ipotesi che ogni pianta rispondendo a condizioni di luce e temperatura in luoghi diversi avrebbero forme genetiche leggermente diverse per rispondere a questi stimoli. Mutazioni genetiche sono il risultato di un’evoluzione di molti orologi e ritmi circadiani che dettando le condizioni locali di sopravvivenza hanno modificato geneticamente la pianta. “La conoscenza dei geni che regolano i ritmi circadiani” spiega McClung, “è utilizzata in medicina per studiare le conseguenze degli effetti di droga e dei trattamenti tumorali. Capire i geni che regolano i ritmi circadiani delle piante e come interagiscono con l’ambiente può aiutarci nell’ingegneria genetica a raggiungere una maggiore produttività, così come adeguare le piante a diverse e nuove condizioni ambientali.”

[ Links utili e approfondimenti ]

• BioPact

• Eureka