Le banche genetiche in tutto il mondo danno un importante contributo alla conservazione della diversità biologica. Nella sola banca genetica ex situ federale presso l'Istituto IPK Leibniz sono conservate oltre 150.000 varietà antiche. Oltre ai tratti negativi, le varietà antiche ed esotiche possiedono molte preziose varianti genetiche che sono andate perse nelle varietà moderne ma che potrebbero essere cruciali per la produzione vegetale in futuro. Ma come sfruttare questo tesoro nascosto di preziosa biodiversità per l'agricoltura?

Questa è la domanda che sta indagando un gruppo di ricerca guidato dall'IPK. In un approccio interdisciplinare che ha coinvolto i coltivatori di piante, i genetisti delle piante, i patologi delle piante e i bioinformatici, sono riusciti a rilevare nuova biodiversità da vecchie varietà per prestazioni di resa e resistenza all'infestazione di ruggine gialla al fine di sfruttarla per la produzione agricola. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Genetics .

Grazie al continuo finanziamento del lavoro svolto nell'arco di sei anni da parte del Ministero federale dell'istruzione e della ricerca, è stato possibile testare in laboratorio l'ampia collezione di varietà di grano antico dell'Istituto IPK Leibniz per la loro resa e resistenza alla ruggine gialla, ma anche nelle prove sul campo.

"Ciò ha richiesto un colpo da maestro logistico da parte di tutti i partecipanti al progetto e molti approcci innovativi per valutare il potenziale delle vecchie varietà senza effetti dirompenti", afferma il dottor Albert Schulthess, primo autore dello studio. Per determinare il potenziale di resa, ad esempio, le vecchie varietà sono state incrociate con varietà d'élite adattate. Solo allora il potenziale di resa delle vecchie varietà è diventato chiaramente visibile.

E non è tutto:i ricercatori hanno utilizzato i risultati per sviluppare linee di collegamento per l'allevamento del grano da vecchie varietà promettenti, incrociandole con varietà attuali. Le prestazioni della progenie risultante hanno sorpreso i ricercatori:"Abbiamo osservato rese più elevate in alcune linee ponte rispetto alle importanti varietà d'élite attuali", afferma il dottor Albert Schulthess, scienziato del gruppo di ricerca "Genetica quantitativa".

Il Prof. Dr. Jochen Reif, coordinatore del consorzio e capo del gruppo di ricerca, è convinto che grazie al coinvolgimento delle due aziende di allevamento, la biodiversità del pool d'élite possa essere aumentata utilizzando nuove preziose variazioni genetiche delle linee del ponte :"Questo è di grande importanza per affrontare gli enormi problemi che il cambiamento climatico pone all'agricoltura."

I risultati dello studio consentono un grande passo avanti verso l'agricoltura con un uso ridotto o nullo di pesticidi. "Attraverso il sequenziamento completo di vecchie e nuove varietà in combinazione con i preziosi dati sul campo, siamo stati in grado di identificare possibili nuove varianti genetiche per la resistenza all'infestazione da ruggine gialla", afferma il dottor Albert Schulthess. Ciò non sarebbe stato possibile senza la decodifica del genoma del grano, in cui l'IPK Leibniz Institute ha svolto un ruolo di primo piano.

"Con le nuove regioni del genoma che abbiamo scoperto in alcune vecchie varietà, possiamo diversificare il sistema immunitario del grano", spiega il Prof. Dr. Jochen Reif.

Tuttavia, ci sono ancora notevoli sfide da superare prima che i nuovi geni di resistenza possano essere utilizzati nella produzione vegetale. Ad esempio, i geni di resistenza devono essere convalidati e incorporati sullo sfondo delle linee d'élite. Idealmente, allo stesso tempo si acquisterebbe una comprensione più profonda della natura della risposta difensiva. Ciò consentirebbe di utilizzare le nuove fonti di resistenza a lungo termine. + Esplora ulteriormente

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