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Una nuova tecnica per alterare il colore dei fiori

Dai tempi di Gregor Mendel, il padre della genetica, i botanici di tutto il mondo hanno avuto a disposizione un nuovo strumento per ottenere le caratteristiche da loro desiderate nelle piante. Le leggi di Mendel hanno permesso di comprendere i meccanismi alla base dell’ereditabilità dei caratteri, è stato così più semplice compiere incroci tra individui per generare una prole con caratteri più interessanti a livello commerciale, piante con semi più grandi, colori sgargianti e resistenti alla siccità.

Ora però un nuovo strumento di editing del genoma chiamato CRISPR/Cas9 è stato usato per la prima volta per cambiare il colore di una pianta ornamentale.

I ricercatori giapponesi della University of Tsukuba, del National Agriculture and Food Research Organization (NARO) e della Yokohama City University, hanno alterato i colori del fusto e delle foglie di Ipomoea nil una pianta tradizionale usata come decorazione in molti giardini del Giappone.

Ipomoea nil (© tamayura39 / Fotolia)

Questa pianta non è stata scelta a caso, su Ipomoea infatti sono stati condotti numerosi studi ed il suo genoma è stato sequenziato. L’interesse dei ricercatori si è concentrato su un singolo gene, dihydroflavonol-4-reductase-B (DFR-B), codificante per un enzima coinvolto nella produzione di un antocianina,  un pigmento presente in molti vegetali e responsabile della colorazione del fusto, delle foglie e dei fiori. Altri due geni, chiamati DFR-A e DRF-C, sono adiacenti a DRF-B, il gene target della manipolazione. La sfida degli scienziati è stata quella di modificare unicamente il bersaglio DRF-B senza alterare i geni vicini ed il metodo vincente si è rivelato essere l’utilizzo di CRISPR/Cas9.

CRISPR/Cas9 si basa sull’utilizzo di un meccanismo di difesa batterica e si suddivide in due componenti molecolari che alterano la sequenza di DNA. Cas9 è un enzima in grado ti tagliare il DNA in punti precisi. Cas9 viene guidato nei punti precisi del taglio dal gRNA, un piccolo frammento di RNA che viene ‘disegnato’ in modo tale da essere complementare alla sequenza di DNA che deve essere tagliata. Dopo essere stato così guidato, Cas9 taglia i due filamenti di DNA bersaglio, è così possibile aggiungere o rimuovere in questa zona altro DNA.

Gli scienziati giapponesi sono riusciti con questa tecnica ad alterare il gene DFR-B inattivando di conseguenza l’enzima da esso codificato. Come risultato le piante transgeniche presentano fusti verdi e fiori bianchi, contrariamente alle piante non modificate che hanno fusto e fiori viola.

Fusti viola (sinistra) e fusti verdi modificati con CRISPR (sinistra) (©Scientific Reports)

È interessante notare come queste piante OGM abbiano trasmesso la mutazione acquisita alla prole.

Attualmente la tecnologia CRISPR/Cas9 non ha un’efficienza pari al 100%, tuttavia la sua importanza nella manipolazione è notevole ed apre nuove prospettive alla biologia molecolare e a alla genetica.

Riccardo Trentin

Bibliografia:
Watanabe, K., Kobayashi, A., Endo, M., Sage-Ono, K., Toki, S., & Ono, M. (2017). CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis of the dihydroflavonol-4-reductase-B (DFR-B) locus in the Japanese morning glory Ipomoea (Pharbitis) nil. Scientific reports, 7(1), 10028.

 

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