Restabilirea genelor culturilor la forma sălbatică poate face plantele mai rezistente

Restabilirea genelor pierdute în timpul domesticirii poate face culturile mai dure și oferă o alternativă la utilizarea genelor străine pentru a modifica plantele, spun cercetătorii danezi. Noile tehnici care schimbă ADN-ul, schimbând gene de la rude nedomesticate, pot face culturile mai asemănătoare cu versiunile lor sălbatice originale.

„Plantele sălbatice tind să se descurce mult mai bine în condiții dure decât rudele lor cultivate”, spune Michael Palmgren, un biolog de plante la Universitatea din Copenhaga. „Multe proprietăți importante ale plantelor sălbatice s-au pierdut neintenționat în timpul a mii de ani de reproducere.”

Noile tehnici ar putea restaura unele dintre proprietățile pierdute în culturile domestice, susțin Palmgren și colegii într-un articol de revizuire publicat online pe 16 decembrie în Tendințe în știința plantelor. „Estimăm că toate culturile ar beneficia de pe urma resălbăticiei”, spune el. Culturile ar putea fi modificate pentru a extrage nutrienții din sol mai eficient și pentru a deveni mai rezistente la secetă, frig, boli și dăunători.

O astfel de abordare, numită ameliorare inversă, nu este un concept nou, spune Mark Sorrells, ameliorator de plante și genetician la Universitatea Cornell. „Ceea ce ei numesc practici „înapoi la natură” sunt practici care au fost folosite de fermieri în grade diferite de mulți ani”, spune el.

„Este adevărat că în procesul de domesticire și reproducere a soiurilor moderne, variația genetică pentru unele caracteristici s-a pierdut și de aceea crescătorii se întorc în mod obișnuit la rudele sălbatice pentru a găsi acea variație genetică.”

Iar provocarea pe care o ridică Palmgren și coautorii – identificarea mutațiilor găsite în culturile domestice, dar nu în verii lor sălbatici – nu este cel mai mare obstacol tehnic, spune Sorrells. „Odată ce găsiți aceste trăsături, cartografierea lor și transferarea lor la soiurile moderne este sarcina formidabilă.”

Până în 2050, se estimează că populația lumii va depăși 9 miliarde. O strategie pentru a satisface cererea de hrană este de a oferi culturilor noi gene cu beneficii rudelor lor sălbatice niciodată. Aceste culturi transgenice, cunoscute și sub numele de organisme modificate genetic, sunt privite cu neîncredere de mulți oameni.

În mod tradițional, reproducerea inversă a fost efectuată prin încrucișarea culturilor cu versiuni sălbatice ale plantei care au trăsătura dorită. Dar hibridul rezultat poate ajunge și cu alte calități de care crescătorii au scăpat intenționat. „Plantele sălbatice sunt rareori gustoase, hrănitoare și ușor de recoltat”, spune Palmgren. Procesul de perfecționare a plantei hibride necesită timp și este dificil de controlat.

Biotehnologia de astăzi poate repara chirurgical deficiențele culturilor, spune Palmgren. O metodă, numită cisgeneza, introduce o genă dintr-o rudă sălbatică într-o cultură. În mai, cercetătorii din Coreea și Țările de Jos au raportat utilizarea cisgenezei pentru a transfera gene de la cartofii sălbatici în rude domestice, făcând culturile mai rezistente la ciuperca. Phytophthora infestans.

Cercetătorii din Elveția și Germania au folosit, de asemenea, cisgeneza pentru a introduce o singură genă în merele Gala, pentru a le face mai puțin vulnerabile la crusta merului, o afecțiune cauzată de ciupercă. Venturia inaequalis. Pentru a face mărul la fel de rezistent ca verii săi sălbatici, totuși, va fi nevoie de adăugarea mai multor gene.

Cu cisgeneza, „nu trebuie să treceți prin încrucișări extinse pentru a induce trăsătura, așa că practic face întregul proces mai rapid”, spune Vladimir Nekrasov, un biolog de plante la Laboratorul Sainsbury din Norwich, Anglia.

O altă metodă, mutageneza de precizie, este și mai exigentă. Cercetătorii modifică ordinea blocurilor ADN pentru a readuce o genă la forma ei sălbatică. Până acum metoda a fost testată pe mai multe plante, inclusiv tutun, sorg și orez.

Palmgren și coautorii discută numai tehnici care editează una sau câteva gene și nu sunt eficiente pentru îmbunătățirea trăsăturilor controlate de multe gene, spune Sorrells. O altă tehnică, selecția genomică, permite cercetătorilor să cerceteze un eșantion de variante genetice din genomul unei culturi pentru a prezice care variații sunt cel mai probabil să aibă ca rezultat producții mai mari sau rezistență la boli. Selecția genomică permite cercetătorilor să aleagă indivizi care au mai multe gene care contribuie la trăsătura în cauză.

„Acești autori nici măcar nu au menționat asta și este probabil una dintre cele mai interesante tehnologii cercetate în prezent în ameliorarea plantelor”, notează Sorrells.

Clay Sneller, un ameliorator de plante și genetician la Ohio State University din Columbus, și-a exprimat, de asemenea, scepticism. „Găsesc că întreaga lor premisă este destul de greșită”, a spus el. „Se pare că ei cred că în timpul reproducerii am acumulat mutații negative și, dacă am scăpa de aceste mutații, atunci recolta ar fi mai bună. Ei nu au analizat nicio dovadă că acest lucru are loc la scară largă în genele care contează cu adevărat.”