Il breeding è decisivo. È indispensabile per riuscire ad avere piante migliori: più qualità, più rese, maggiore resistenza alle malattie e ai cambiamenti climatici. In questa continua ricerca del meglio svolgono un ruolo chiave le banche del genoma, vere casseforti dei materiali genetici delle colture.
Georgia Eizenga, ricercatrice presso il National Rice Research Center dell’USDA e membro della American Society of Agronomy e Crop Science Society of America, ha condotto uno studio per migliorare la gestione e l’utilità del patrimonio di risorse genetiche del riso dell’USDA.
La National Small Grains Collection del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) contiene materiale di quasi 20.000 varietà di riso, una collezione vasta e diversificata particolarmente importante per l’industria del riso statunitense.
“Il riso è stato introdotto negli Stati Uniti dall’Asia e dall’Africa”, ha affermato Eizenga. “Avere una raccolta globale diversificata di cultivar di riso fornisce una fonte di nuovi tratti che possono essere utilizzati per il miglioramento delle colture”.
Riuscire a catalogare questa raccolta di materiale genetico però non è un’impresa facile. Questa operazione prevede la stesura di descrizioni dettagliate, l’individuazione e la correzione degli errori di etichettatura e la rimozione delle varietà ridondanti. D’altra parte, utilizzare le caratteristiche fisiche per catalogare quasi 20.000 varietà è molto difficile, anche perché alcune caratteristiche sono difficili da determinare. Ed è proprio qui che le tecniche genetiche possono essere di grande aiuto.
“La banca del genoma del riso USDA è una risorsa che è cresciuta e si è sviluppata nel corso di decenni”, ha dichiarato Eizenga. “Le tecniche molecolari ci consentiranno di utilizzare questa risorsa in modo ancora più efficace”.
Eizenga e colleghi hanno sviluppato un piccolo pannello di marcatori genetici. I marcatori genetici sono sequenze di DNA brevi e identificabili trovate in punti specifici di un genoma. Questi marcatori guidano i ricercatori, li aiutano a determinare rapidamente se una particolare varietà di riso ha un tratto specifico. Il loro utilizzo permette di semplificare le ricerche e di gestire in modo più efficiente tutto il patrimonio della banca dati del riso dell’USDA.
Nel caso, ad esempio, della resistenza alle malattie fungine, i marcatori genetici accelerano il lavoro di chi si occupa di breeding evitando di esporre le piante al fungo e osservare successivamente quali varietà hanno contratto la malattia e quali sono resistenti. Per arrivare all’esito normalmente servono mesi e invece con i marcatori tutto viene accelerato. I ricercatori, invece, sanno quali geni svolgono un ruolo nella resistenza alle malattie fungine nel riso. Possono estrarre materiale genetico da diverse varietà di riso. Quindi usano tecniche di biologia molecolare per testare quali varietà hanno i geni di resistenza alle malattie. Questo processo può essere completato in pochi giorni. Ciò può far risparmiare tempo e denaro preziosi.
“Avere marcatori molecolari per i tratti che sono difficili da fenotipizzare può ridurre il costo di caratterizzazione delle varietà di riso“, haaffermato Eizenga. “I marcatori molecolari possono anche rendere il processo più affidabile.”
“Conoscere la specie, la sottospecie e la sottopopolazione corrette è vitale per chi si occupa di breeding e per i genetisti”, afferma Eizenga. “Questo aspetto è particolarmente prezioso quando si realizzano incroci per incorporare tratti desiderabili in nuove varietà di riso ed è probabile che gli incroci realizzati tra due varietà di riso strettamente correlate producano semi più vitali rispetto agli incroci tra due varietà diverse.”
Quindi, i marcatori per specie, sottospecie e sottopopolazioni aiutano chi si occupa di breeding a scegliere quali varietà di riso funzioneranno bene insieme per sviluppare ibridi migliori. Senza aver chiare quali sono le varietà ibride di successo, è difficile riuscire a incorporare i tratti desiderati in nuove varietà di riso.
Eizenga e colleghi stanno ora testando una nuova tecnologia di marcatori molecolari. Questa tecnologia implica la ricerca di piccole differenze nel materiale genetico di diverse varietà di riso. Utilizza i cosiddetti polimorfismi a singolo nucleotide, o SNP. “L’utilizzo di questa tecnica consentirà di catalogare le varietà di riso in modo ancora più rapido ed economico”, afferma Eizenga.
La ricerca di Eizenga è stata finanziata dal Servizio di ricerca agricola del Dipartimento dell’agricoltura degli Stati Uniti ed è stata pubblicata su Crop Science, una pubblicazione della Crop Science Society of America.
Alcune varietà di riso conservate nella National Small Grains Collection, l’immagine è di Laduska J. Sells