Arabidopsis thaliana

Abstract

La pianta scelta è la Arabidopsis thaliana, una pianta selvatica molto comune, considerata una sorta di modello dagli scienziati della genetica che ne hanno ricostruito completamente la struttura. Il suo breve ciclo vitale (cinque settimane) e le sue ridotte dimensioni sono altri fattori apprezzati dagli studiosi.

Ciò che possiamo imparare dalle erbe infestanti

Il miglioramento delle piante dipende dal saper riconoscere e combinare particolari gruppi di geni.
E' ormai quasi completato un progetto multinazionale sui genomi per identificare importanti geni di piante centrato sull'esemplare della specie Arabidopsis thaliana.
La crocifera thale (Arabidopsis thaliana) è la pianta infestante più diffusa sulla terra: si tratta di una piccola erbaccia annuale facente parte delle Brassicacee usata da quasi un secolo nella ricerca sperimentale. Alla fine dello scorso anno, un gruppo di 200 scienziati di 35 laboratori in varie parti del mondo ha pubblicato la sequenza del DNA, o codice genetico, di due dei cinque cromosomi della piccola erbaccia e la sequenza dei tre cromosomi restanti dovrebbe essere completata entro il 2000.
La dimensione ridotta, il tempo di crescita veloce e la piccola quantità di DNA rendono l’Arabidopsis facilmente gestibile nell'analisi genetica; inoltre la notevole rassomiglianza di molti geni dell’Arabidopsis con geni di colture con parentele distanti, come la colza da olio, il grano e il riso fa sì che l’analisi sia ancor più affascinante. Molti geni individuali dell’Arabidopsis hanno controparti che svolgono la stessa funzione nelle piante da coltura; ecco quindi che la scoperta della locazione e della funzione di tutti i geni dell’Arabidopsis servirà a identificare i geni che controllano gli stessi processi in piante da coltura più complesse. È questo un passo indispensabile per arrivare ad un miglioramento più efficiente delle piante e a nuovi percorsi di ricerca.
Stabilire la sequenza del DNA dell’Arabidopsis e il ruolo di alcuni dei geni è perciò solo un inizio; in ultima analisi, gli scienziati sperano infatti di riuscire a capire la funzione di ciascuno dei 26.000 geni che si stima esistano, in che modo agisca il prodotto di ciascun gene e come tutta questa attività genetica operi di concerto per costruire una pianta. Procedere dai dati della sequenza del DNA per arrivare a comprendere la funzione di ogni gene di un organismo è la più grande sfida della biologia dei nostri giorni. Negli ultimi anni sono state sviluppate numerose tecniche ad elevata capacità di selezione, volte a velocizzare il processo; l’applicazione collettiva di queste tecniche è divenuta nota come “genomica funzionale”.
Negli anni passati, sono stati identificati parecchi geni. Ad esempio, sono stati scoperti due geni che agiscono da commutatori per innescare la formazione del fiore all’estremità dei germogli. Altri ricercatori stanno esplorando metodi per utilizzare i geni dell’Arabidopsis per fare esattamente l’opposto, cioè per impedire la formazione del fiore. In questo caso, lo scopo non è quello di impedire che i “transgenici” si diffondano in parenti selvatici. Per le colture annue come l’insalata e la patata, la produzione del fiore prelude alla loro morte, poiché invia un segnale alle foglie dicendo loro di sospendere la fotosintesi; quindi bloccare quel segnale potrebbe significare per gli agricoltori allungare i tempi di coltivazione e ottenere presumibilmente raccolti più ricchi in quanto le colture non avrebbero più bisogno di investire le loro risorse nella produzione del fiore. Un altro gene dell’Arabidopsis chiamato "Frigida" potrebbe avere la funzione che il suo nome suggerisce, quella di impedire cioè la formazione del fiore, o quantomeno di ritardarla fino alla fine dell'inverno.
Attualmente, la funzione di circa un terzo delle sequenze genetiche delle piante è aperta a qualsiasi ipotesi, ma con l’utilizzo della genomica funzionale sviluppata per l’Arabidopsis dovrebbe essere possibile presto predire il ruolo dei geni chiave nei principali cereali.
(Fonte: http://www.eufic.org/it/food/pag/food22/food223.htm)

Genoma, completato quello di una pianta

DOPO il lievito, i moscerini e i vermi (e, naturalmente, l'uomo), questa volta tocca alle piante rivelare i segreti del loro Dna. Un consorzio di scienziati europei, statunitensi e giapponesi ha annunciato oggi in una serie di conferenze stampa tenute in contemporanea in quattro nazioni diverse di essere riuscito a completare per la prima volta il sequenziamento del genoma di una pianta, un progresso della ricerca genetica che aiuterà a comprendere meglio anche il Dna degli esseri umani.
Lo studio apparirà sul numero di domani della rivista "Nature" in quattro articoli che sintetizzano i risultati di cinque anni di lavoro sul Dna della "Arabidopsis thaliana", una piantina selvatica a infiorescenza, imparentata alla lontana con i cavoli. Una pianta molto comune, un'erbaccia che infesta i giardini, ma che da qualche tempo a questa parte è diventata una protagonista dei laboratori di biologia molecolare. Dal punto di vista dei genetisti, infatti, l'Arabidopsis, è l'equivalente vegetale del moscerino della frutta, vale a dire uno strumento di ricerca ideale perché cresce velocemente e si riproduce in abbondanza.
A renderla ancora più preziosa, però, è la semplicità del suo corredo genetico, organizzato in soli cinque cromosomi e con un numero molto ridotto di "bsi" i blocchetti costitutivi del genoma. Appena 119 milioni, contro i 15 miliardi del frumento, ma più che sufficienti a garantire il perfetto funzionamento della pianta perché vi sono tutte le controparti genetiche delle piante più complesse, senza le lunghe ed inutili sequenze ripetute del cosiddetto "Dna spazzatura".
Per i genetisti, l'Arabidopsis è dunque un organismo modello, su cui basarsi per comprendere ben 250.000 altre specie di piante. E in effetti, lo studio del suo patrimonio genetico ha già portato ad applicazioni utili per altri vegetali, ad esempio a proteggere il grano da alcune malattie e a far maturare prima i pomodori. Le ricerche sull'Arabidopsis hanno permesso inoltre di scoprire il gene che decide se un germoglio diventerà un fiore o no, e quindi di controllare la velocità con cui fioriscono le piante. Ora che è disponibile l'intero codice genetico, le applicazioni possibili si moltiplicheranno ulteriormente, tanto che si parla della nascita di un'industria completamente nuova della genomica vegetale.
Ma il sequenziamento del Dna dell'Arabidopsis non aiuterà a conoscere meglio solo il mondo della flora. Molti processi biologici fondamentali a livello molecolare e cellulare sono infatti gli stessi in tutti gli organismi superiori e nel corso dell'evoluzione molti geni che svolgono funzioni fondamentali sono rimasti sostanzialmente identici nelle piante come negli animali, umanità inclusa. Tra i geni della minuscola erbaccia vi sono quindi gli equivalenti di geni che negli esseri umani sono collegati a malattie che vanno dai tumori a forme di invecchiamento precoce.
Il lavoro, comunque, è solo agli inizi. Sequenziare il genoma di un organismo, uomo o pianta che sia, non significa averlo capito ma possedere gli strumenti per poter cominciare a decifrarne il funzionamento. Ed è per questo che al successo dell'Arabidopsis Genome Initiative (questo il nome del consorzio internazionale che ha completato la sequenza del Dna della pianta) seguirà un altro progetto, ancora più ambizioso. Chiamato Progetto 2010, ha l'obiettivo di determinare entro dieci anni la funzione di tutti i geni e di tutte le proteine dell'Arabidopsis, per arrivare a capire finalmente che cos'è che "fa" una pianta. E a crearne persino un modello virtuale, una versione digitale disponibile pubblicamente online, che copra tutti i dettagli del suo funzionamento, dal momento in cui il seme germina fino a quando la generazione successiva abbandona la pianta madre.
(Fonte: http://www.repubblica.it/online/cultura_scienze/piantanoma/piantanoma/piantanoma.html)