Il vecchio adagio di guardare al passato per capire il futuro si applica sicuramente al miglioramento delle patate.

Esaminando gli antenati del moderno, La patata coltivata in Nord America ha rivelato una serie di geni comuni e importanti percorsi genetici che hanno aiutato gli spud ad adattarsi per migliaia di anni. Robin Buell, Professore di biologia vegetale della Michigan State University Foundation e autore senior dell'articolo, mostra potenziali chiavi genetiche che potrebbero garantire che il raccolto prosperi in futuro.

"In tutto il mondo, la patata è la terza coltura più importante coltivata per il consumo umano diretto, eppure gli allevatori hanno lottato per produrre nuove varietà che superano quelle rilasciate oltre un secolo fa, " ha detto Buell. "Analizzando la patata coltivata e i suoi parenti selvatici utilizzando i moderni approcci genomici, siamo stati in grado di rivelare fattori chiave che potrebbero affrontare la sicurezza alimentare nell'agricoltura del 21° secolo".

patate coltivate, addomesticati da specie selvatiche di Solanum, una specie diploide geneticamente più semplice (contenente due serie complete di cromosomi), può essere fatta risalire alle Ande in Perù, Sud America.

Mentre i mezzi esatti della migrazione delle patate sono sconosciuti, le patate si sono essenzialmente diffuse in tutto il mondo sin dalla loro domesticazione circa 8, 000 a 10, 000 anni fa. Poiché le patate venivano portate dalle regioni più equatoriali del Perù e della Bolivia alle parti meridionali del Sud America, si adattarono alle lunghe giornate estive in Cile e Argentina.

Un aspetto noto è come i conquistadores spagnoli introdussero le patate al ritorno dalle loro imprese sudamericane nel continente europeo, dove le patate furono rapidamente adattate come coltura di base. Mentre gli esploratori si avventuravano dall'Europa al Nord America, hanno anche portato le patate nel nuovo mondo.

L'esploratore scientifico Michael Hardigan, precedentemente alla MSU e ora all'Università della California-Davis, ha guidato il team di scienziati dell'MSU e del Virginia Polytechnic Institute e della State University. Insieme, hanno studiato selvaggio, landrace (patate sudamericane coltivate da agricoltori locali) e cultivar moderne sviluppate da coltivatori di piante. Il risultato, pubblicato nell'attuale numero di Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , è stato il più grande studio di risequenziamento delle colture fino ad oggi.

Non solo ha comportato un sostanziale risequenziamento della patata, ma ha anche affrontato uno dei genomi delle colture più diversificati. Le patate moderne che si trovano nelle cucine di oggi sono patate tetraploidi geneticamente complesse, avere quattro volte il numero regolare di cromosomi. Il complesso genoma delle patate ne ospita circa 39, 000 geni. (In confronto, il genoma umano comprende circa 20, 000 geni.)

Dal grande pool genetico, i ricercatori hanno identificato 2, 622 geni che hanno guidato il miglioramento precoce del raccolto quando è stato addomesticato per la prima volta. Lo studio appare nell'attuale numero di Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Studiare lo spettro della diversità genetica, dal suo passato selvaggio al suo presente coltivato, può fornire una fonte essenziale di potenziale adattivo non sfruttato, disse Buell.

"Saremo in grado di identificare e studiare introgressioni storiche ed eventi di ibridazione, nonché trovare geni presi di mira durante l'addomesticamento che controllano la varianza per i tratti agricoli, " ha detto. "Molti di questi aiutano a concentrarsi sull'adattamento a climi diversi, respingendo diversi agenti patogeni o migliorando la resa, chiavi che speriamo di comprendere meglio per migliorare i futuri sforzi di allevamento."

Per esempio, le patate selvatiche si riproducono attraverso bacche e semi. Le patate coltivate sono asessuate e sono cibo e seme in uno. (Chiunque abbia lasciato una patata in una dispensa buia troppo a lungo ha assistito in prima persona a questo tratto.)

I ricercatori presentano prove delle firme della selezione nei geni che controllano questo cambiamento. Hanno anche fatto luce sul ruolo delle specie selvatiche nei percorsi genetici per combattere i parassiti e trasformare gli zuccheri per il cibo. Immergendosi in un territorio un po' oscuro, hanno esaminato potenziali fonti genetiche che controllano il ritmo circadiano; sì, le piante hanno anche orologi di 24 ore che controllano i processi biologici.

"Sapevamo dei loro tratti fisiologici, ma non sapevamo quali geni fossero coinvolti, " Buell ha detto. "Mentre le patate venivano spostate, hanno dovuto adattarsi a giornate più lunghe, più ore di sole. Ora stiamo iniziando a capire cosa sta succedendo a livello genetico e in che modo le specie selvatiche di Solanum si sono evolute in patate tetraploidi adattate ai lunghi giorni".

Altri scienziati MSU che contribuiscono a questo studio includono:Linsey Newton, John Hamilton, Brieanne Vaillancourt, Krystle Wiegert-Rininger, Joshua Wood, David Douches ed Eva Farre. Anche scienziati del Virginia Polytechnic Institute e della State University facevano parte del gruppo di ricerca.