Clonazione basata su mappe di GL9. (A) Il segmento sostituito iniziale di GL9. Barra della scala, 1 Mb. (B, C) Mappatura di sostituzione di GL9. I valori sono medie ± SE, ANOVA unidirezionale, Duncan, α = 0,01. (D) Schema delle variazioni in GL9 tra HJX74 e NIL-gl9. (E) Espressione relativa di GL9 nei tessuti di HJX74 e NIL-gl9. P0.5–P11, pannocchie giovani con lunghezze medie di circa 0,5, 1, 2, 5 e 11 cm. R, radice; ST, stelo; L, foglia; LS, guaina fogliare. Credito:Il diario del raccolto (2022). DOI:10.1016/j.cj.2022.06.006
Migliorare la resa dei chicchi di riso e migliorarne l'aspetto è un punto di vista chiave per la coltivazione del riso. Ora, un gruppo di ricercatori cinesi ha identificato una variante genetica presente nel riso selvatico che controlla la lunghezza, la larghezza e la gessosità dei chicchi di riso. L'introduzione di questa variante, denominata gl9, potrebbe aiutare nell'allevamento di nuove varietà di riso con rese di granella elevate e un aspetto gradevole.
Il riso è un alimento base per milioni di persone in tutto il mondo. I progressi nella genetica e nella scienza dell'allevamento hanno modernizzato la coltivazione del riso, portando a miglioramenti nel peso del grano, un importante determinante sia della resa del grano che della qualità dell'aspetto del riso.
Gli studi incentrati sui loci dei tratti quantitativi (QTL), piccole regioni del DNA che controllano fattori come la dimensione del grano, la lunghezza e la forma, sono stati in prima linea in questi progressi. Identificando i QTL favorevoli (cioè i tratti) e incorporandoli in diverse varietà di riso, gli scienziati sono stati in grado di aumentare la resa in granella, contribuendo a una maggiore sicurezza alimentare. Tuttavia, il potenziale di QTL favorevole delle varietà di riso selvatico, che di solito non vengono consumate, è stato ampiamente inutilizzato.
Una specie di riso selvatico chiamato Oryza glumaepatula ha ricevuto una certa attenzione perché è un'importante fonte di diversità genetica per il miglioramento delle cultivar di riso. Pertanto, un gruppo di ricercatori della South China Agricultural University e del Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture ha sviluppato una serie di risorse di germoplasma allevando O. glumaepatula con HJX74, una varietà di riso regolare d'élite.
Le loro scoperte, rese disponibili online il 19 luglio 2022 e pubblicate su The Crop Journal, dimostrare che gl9, una particolare variante del gene GS9 di O. glumaepatula, contribuisce a un'elevata resa in granella e a una buona qualità nel riso coltivato.
Il Prof. Shaokui Wang, ricercatore capo dello studio, spiega che "diverse varietà di riso selvatico hanno buone risorse genetiche che sarebbero benefiche nelle varietà di riso che consumiamo. Ma queste spesso non possono essere incorporate perché le specie di riso selvatico sono molto diverse dalle quelli coltivati. Uno degli obiettivi del nostro studio era essenzialmente quello di colmare questa lacuna e raccogliere i benefici delle caratteristiche favorevoli del riso selvatico."
Lo studio è stato sostanzialmente suddiviso in due fasi. Nella prima parte, sono state generate diverse linee di sostituzione a segmento singolo (SSSL) utilizzando O. glumaepatula come genitore donatore e HJX74 come genitore ricevente. Questi SSSL, in cui i geni estranei di O. glumaepatula sono stati integrati nel genoma di HJX74, sono stati analizzati geneticamente e 12 QTL che determinano la lunghezza del grano (GL), 9 che determinano la larghezza del grano (GW) e 9 che determinano il peso del kernel ( TKW) sono stati identificati. È interessante notare che alcuni di questi QTL sono stati mappati su un nuovo "allele", ovvero una nuova variante genetica, chiamata gl9.
Questo allele era una variante del gene GS9, un noto regolatore della forma del grano e della qualità dell'aspetto del riso. Ulteriori confronti hanno mostrato che l'SSSL contenente l'allele gl9 aveva grani più lunghi e più sottili rispetto al genitore HJX74 e anche il loro TKW e la resa in granella per pianta erano più elevati. Ciò indicava che l'allele gl9 era utile per migliorare la qualità del riso.
Successivamente, per confermare l'effetto di questo allele, sono state create varietà di riso geneticamente modificate introducendo gl9 in HJX74 utilizzando strumenti genetici. I risultati sperimentali hanno mostrato che la presenza di gl9 aumentava la lunghezza e la snellezza dei chicchi di riso e ne diminuiva la gessosità, rispetto al normale HJX74. Ulteriori allevamenti di riso in base alla progettazione hanno dimostrato che la combinazione di gl9 con geni precedentemente in uso potrebbe migliorare ulteriormente la qualità dell'aspetto e la resa dei chicchi di riso.
Insieme, questi risultati implicano l'utilità di gl9 come allele bersaglio per migliorare la produzione di riso. Il Prof. Wang afferma che "in quest'epoca, è diventato importante sia per gli agricoltori che per i governi migliorare la produzione alimentare. Sfortunatamente, è difficile aumentare la resa del riso senza comprometterne la qualità. Le nostre scoperte su questi nuovi alleli come gl9 che possono migliorare entrambi questi fattori sono quindi di grande importanza."
I risultati della prof.ssa Wang e del suo team sull'allele gl9 potrebbero portare a progressi significativi nei programmi di allevamento del riso. Offrono un passo tanto necessario verso una maggiore sicurezza alimentare in futuro. + Esplora ulteriormente
