Addomesticare le piante per crescere come raccolti può rivelarsi una falce a doppio taglio.

Da una parte, selezionando specifici tratti desiderabili, come alti rendimenti, può aumentare la produttività delle colture. Ma altri tratti importanti, come la resistenza ai parassiti, può essere perso. Ciò può rendere le colture vulnerabili a diversi stress, come malattie e parassiti, o gli effetti del cambiamento climatico.

Per ridurre queste vulnerabilità, i ricercatori spesso si rivolgono ai parenti selvatici delle colture. Questi parenti selvaggi continuano ad evolversi in natura, spesso in condizioni avverse. Possiedono diversi geni utili per i tratti desiderabili. Questi tratti includono alti livelli di resistenza alle malattie e tolleranza agli stress ambientali.

In un nuovo studio, gli scienziati segnalano progressi significativi nel trasferimento dei tratti di resistenza alle malattie e allo stress dai parenti selvatici di diversi legumi alle loro varietà domestiche. Questa ricerca è stata condotta presso l'International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT) a Patancheru, India.

Legumi, come i ceci, pisello, e arachidi, sono tra le poche colture che crescono bene nelle scarse precipitazioni e nei terreni marginali dei tropici semi-aridi. Ma stanno affrontando sfide significative, dice Shivali Sharma, autore principale.

"Le colture di legumi sono duramente colpite dalle malattie, insetti nocivi, siccità, stress da calore, e salinità, " dice Sharma. "Inoltre, le regioni semi-aride sono altamente vulnerabili ai cambiamenti climatici." Questi fattori limitano le colture di leguminose.

Ci sono diversi parenti selvatici di queste colture resistenti a parassiti e malattie. "C'è un urgente bisogno di trovare e introdurre questi geni utili da parenti selvatici in cultivar di colture, ", afferma Sharma. Ciò migliorerebbe la resilienza delle varietà di leguminose domestiche e sosterrebbe l'agricoltura in queste regioni.

Può essere molto impegnativo, e spesso impossibile, allevare direttamente colture domestiche con i loro parenti selvatici. Per esempio, delle otto specie annuali selvatiche di ceci, solo uno è facilmente incrociabile con il cece coltivato e produce prole fertile.

Allo stesso modo, le varietà selvatiche di arachidi sono resistenti alle infezioni fungine. Ma l'incrocio diretto di arachidi selvatiche e domestiche è difficile a causa delle differenze nel modo in cui viene confezionato il DNA nelle loro cellule. Inoltre, queste specie non si incrociano bene con le cultivar.

La maggior parte delle varietà selvatiche di arachidi sono diploidi:il loro DNA è organizzato in due serie di cromosomi per cellula, proprio come negli umani. Durante la riproduzione, un insieme viene dal genitore maschio e l'altro insieme dal genitore femminile.

Piante di arachide domestiche, d'altra parte, sono tetraploidi. Le loro cellule contengono quattro serie di cromosomi. Gli insiemi di cromosomi in ogni cellula, chiamato ploidia, rende difficile incrociare direttamente varietà selvatiche e domestiche di arachidi.

"Ci vuole molto tempo e risorse per superare sfide come queste, " dice Sharma. "Questo spesso rende gli allevatori riluttanti a utilizzare direttamente le specie selvatiche nei programmi di allevamento".

Programmi di pre-riproduzione, come quello dell'ICRISAT, investire il loro tempo e la loro abilità nei parenti delle colture selvatiche. Sharma e i suoi colleghi hanno allevato varietà di arachidi selvatiche le cui cellule hanno quattro serie di cromosomi. Quindi hanno identificato quali di queste varietà selvatiche tetraploidi erano anche resistenti alle infezioni fungine. Questi sono stati poi incrociati con varietà di arachidi coltivate per sviluppare nuove linee di allevamento con buona resistenza e rese. I coltivatori di piante possono ora incrociare direttamente queste linee resistenti ai funghi con l'arachide domestica per creare nuove varietà.

"I parenti selvatici delle colture sono il serbatoio di molti geni e tratti utili, "dice Sharma. "È nostra responsabilità utilizzare questo tesoro nascosto per le generazioni future".

È particolarmente importante nel contesto dei legumi perché forniscono una serie di benefici. Ad esempio, i batteri nei loro noduli radicali attirano prezioso azoto atmosferico. Ciò aumenta la fertilità del suolo e riduce la necessità di fertilizzanti.

I legumi sono anche vitali per la sicurezza alimentare nei tropici semi-aridi e in altre parti del mondo. Sono un'importante fonte di proteine ​​e micronutrienti. Abbinato ai cereali, sono una dieta di sostegno per le persone in tutto il mondo.

E "i programmi di pre-riproduzione sono il primo passo per migliorare la nutrizione e la resilienza delle moderne varietà di legumi, "dice Sharma.

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