Una scoperta degli scienziati della Texas A&M AgriLife Research a Dallas fornisce nuove informazioni sull'orologio biologico o circadiano, come regola l'elevata efficienza di utilizzo dell'acqua in alcuni impianti, e come gli altri, comprese le piante alimentari, potrebbe essere migliorato per la stessa efficienza, possibilmente crescere in condizioni oggi per loro inabitabili.

Gli scienziati nel loro studio, pubblicato sulla rivista Biologia ed evoluzione del genoma , identificare 1, 398 fattori di trascrizione, proteine ​​che regolano l'espressione di alcuni geni nell'ananas. Di quelli, quasi la metà ha mostrato modelli di espressione genica specifici o diurni dell'ora del giorno, che potrebbe essere importante per scoprire i controlli genetici per l'uso dell'acqua nelle piante.

"Questo è un passo importante nella comprensione della regolazione circadiana complessiva della fotosintesi efficiente dall'acqua e di come tale efficienza potrebbe essere replicata in altre piante, vale a dire colture alimentari, " ha detto il dottor Qingyi Yu, Professore associato di genomica vegetale ad AgriLife Research a Dallas.

Lo studio del suo team arriva sulla scia del Premio Nobel 2017 per la Fisiologia o la Medicina, premiato quest'anno per le scoperte relative ai meccanismi molecolari che controllano il ritmo circadiano.

Il gruppo di Yu si è concentrato sull'ananas, una pianta tropicale efficiente dal punto di vista idrico che utilizza il metabolismo dell'acido crassulaceo o la fotosintesi CAM. Durante la fotosintesi, Gli impianti CAM aprono gli stomi di notte per facilitare uno scambio di gas efficiente in acqua rispetto agli impianti C3, il cui scambio di gas meno efficiente dal punto di vista idrico avviene durante il giorno. La maggior parte delle colture alimentari, compreso il riso, Grano, soia e cotone, usa la fotosintesi C3.

I ricercatori hanno scoperto che alcuni geni regolati dall'orologio biologico si esprimono in modo simile in due tipi di tessuto della pianta di ananas:quelli che contribuiscono alla fotosintesi e quelli che non lo fanno. La scoperta rappresenta un nuovo paradigma per identificare i geni core dell'orologio, ha detto Yu. Il metodo ha rivelato quali potrebbero essere i componenti dell'orologio circadiano o dell'oscillatore che regola l'attività della CAM.

La scoperta è un passo avanti nella comprensione dei meccanismi genetici della fotosintesi CAM altamente efficiente in termini di acqua e nell'utilizzo delle conoscenze per la produzione agricola in futuro, ha detto Yu.

"Crediamo che a un certo punto possiamo migliorare le piante C3 ad alta intensità di acqua nella misura in cui utilizzano anche la fotosintesi CAM, " ha detto. "Comprendendo questi controlli genetici, possiamo aiutare le piante ad adattarsi ai cambiamenti climatici, possibilmente coltivare cibo in ambienti dove oggi sarebbe impossibile".

Yu ha detto che il prossimo passo nella ricerca in corso è quello di confermare le funzioni del potenziale oscillatore circadiano.